卫星的妒火：深入认识一家公司的计划——用平流层气球来替代卫星
已有 2640 次阅读
|个人分类:|系统分类:
& & & &本文转自AIAA旗下月刊杂志：Aerospace America,由中科院浮空器研发中心刘乾石，黄宛宁编译。人造卫星的建造和发射费用是出了名的昂贵，而且一旦进入轨道，除非是在极端特殊的情况下，否则它们就无法被维修或升级。很多人试图找到一个令人满意的解决方法，其中就包括了美国前国务卿Alexander Haig和他的儿子Alex。1990年，在他们的领导下曾做过一个尝试，即通过将飞艇的网络提升到平流层，实现为世界上的偏远地区提供互联网和电话服务的目的，但是他们最终失败了。目前最新接受这项挑战的是一家名叫World View Enterprises的公司，它是2012年在亚利桑那州图森成立的一个小公司。该公司原计划希望有朝一日实现让游客乘坐平流层气球飞行，并对游客收取75,000美元/人的费用。但在2015年，鉴于空间行业的需求下降，该公司将重点放在另一个近期目标上：携带相机和其他仪器进入平流层。World View目前已经发展成为了一个拥有70名员工的公司，该公司正在对一种充氦气的平流层气球进行飞行测试并将这种气球称为Stratollites，每个Stratollites气球都由一种新概念的压舱控制系统。想要达到这一点并不容易。设计师们必须调整他们对气球的想法，并以某些意想不到的方式进行创新。 & & & &据World View公司的联合创始人Taber MacCallum曾经在时任谷歌高管Alan Eustace的帮助下于2014年创造了一项跳伞记录。他说，当他和他的同事们开始关注World View的技术时，他们的想法是：“如此大的一个庞然大物，这得有多难？”事实证明，这很难。气球上的摄像机和通信设备必须逐一保证每个气球在持续数月的飞行时间里都被准确定位（译者注：这里貌似说的是google的project loon，但是loon气球是没有太阳跟踪系统的），同时，每个气球的太阳电池阵都必须一直跟踪太阳方位。MacCallum这样描述这些气球：“精妙而又复杂”。 & & & &如果World View可以将其技术推广到飞行测试之外，Stratollites气球可能会被放置在城市或其他地区的上空，并按需提供高分辨率的图像。但是目前我们还无法在空间中做到这一点，因为低轨道卫星要在其成像目标一定距离外飞行，而地球同步卫星必须在赤道上空35000公里处飞行。World View表示，Stratollites气球仅仅花费常规卫星大约1％的运行成本，却大大增加了机动性，可以通过将有效载荷返回到地面来实现维修和升级。 & & & &对于World View而言，2017年是一个巨大的转折点。科罗拉多州的Ball Aerospace公司是世界领先的卫星摄像头和人造卫星制造商之一，通过与该公司合作，World View在2月和8月发射的Stratollite浮空器上装载了Ball公司生产的可见光摄像头和近红外摄像头并上升到了7500英尺的高度。美国南方司令部(U.S. SouthernCommand)就是该公司在8月份的飞行计划的客户。6月，Stratollite气球在平流层测试了太阳能电池板跟踪系统的软件，并通过携带肯德基快餐连锁店的三明治来加大宣传。NASA也开始注意World View这家小公司，该局的太空技术任务部在7月Stratollite气球的飞行期间收集了27小时的数据。NASA认为World View公司的高度控制技术很有可能被应用在火星探测气球的控制上。World View的员工在填充一个Stratollit的主气囊，亚利桑那州利用风向导航 & & & &当World View的工程师开始工作时，他们知道他们需要一种长时间保持气球覆盖到特定区域的方法。由于考虑到重量和能量的需求问题，再加上如果想要推动平流层高度的稀薄空气就需要3米以上的螺旋桨，所以使用螺旋桨并不能作为理想的动力方案。 & & & &MacCallum和他的同事们从2014年的一次被称为“StratEx Space Dive”的Eustace跳伞活动中上了重要的一课，在努力破纪录的同时，他们获得了平流层气流分层的第一手经验：即在同一高度上的气流是同一个方向，而不同高度上的气流方向也不同。 & & & &MacCallum和他在World View的团队讨论并得出了结论，他们可以通过控制气球在平流层的上下移动来控制其对某一区域的覆盖，问题是如何做到这一点呢。一开始，MacCallum希望通过控制气球和压载舱的氦气排放来控制上下移动。将氦气压入压载舱可以有效降低气球的浮力并减小气球的高度，再通过把氦气吹回到气球里面就可以使它重新膨胀并上升高度。然而这种技术对于Stratollite气球来说并不管用，因为压气机在高海拔的地方需要耗费太多的能量来泵送氦气。图3图左为World View 首席技术官Taber MacCallum，他和他的团队准备发射一个Stratocraft & & & &还有一个想法同样也被驳回了，这个想法希望用气球包围氦气囊然后通过吸入或排出空气来起到压舱物的作用，就像谷歌气球使用的方法那样，然而谷歌气球的目标是提供高速的互联网服务。但是这种方法并不能使用在Stratollites气球上面，因为它远比谷歌气球大得多，每个Stratollites气球充气后能够达到高40米、宽23米，并且能够携带500kg的设备，传统的气象气球与之相比就显得相形见绌。这500kg的设备包含了蓄电池、太阳能电池板、飞行控制电子设备、储气囊、加热器、GPS应答机、重达50~100kg的相机等载荷和一个降落伞。其中，GPS应答机的功能是在上升或下降到商业空域的时候用来警示其他飞机的，降落伞是用来在飞行阶段的最后把所有设备带回到地面。当World View的工程师试图通过用氦气和充气囊给气球充气时，气球是很难通过昼夜温差变化来控制其高度的。 & & & &该团队还想出来一个不同的控制策略：令氦气为气球持续提供浮力，再通过把大气中的空气压入压载舱来增加其重量并借此提供气球用来下降的拉力；或者压载舱释放空气使得它变得更轻，这样Stratollite气球就可以上升了。（这一段如此关键，我还是把原文贴上来吧，Helium continues to provide the lift, but each Stratollite controls its altitude by compressing air from the atmosphere and packing it into ballast tanks, making those tanks heavier and pulling the balloon down. Or the ballast tanks can release air, making them lighter so the Stratollite rises. 貌似跟前面说的方法没有区别）World View声称已经进行过大约50次的测试飞行，最远可以追溯到2015年。在这一路的探索路程中，他们的工程师发现气球在理论上可行与气球在实际状况中的飞行行为还存在着一条巨大的鸿沟，尤其是在稀薄空气中和极端温度波动下的工作状态和理论上相差甚远。但是，工程师们通过飞行测试和有创造性的地面实验，成功跨越了这道鸿沟。太阳持续跟踪工程师们需要弄清楚的另一个复杂问题就是如何保持悬挂在气球下方的太阳能电池阵列始终指向太阳。平流层过度稀薄的空气导致动量很容易从太阳电池阵列转移到气球上，反之亦然，很是棘手。MacCallum说：“你希望你自己在气球下方旋转，然而每当你试图停止旋转并朝向某个东西的时候，气球却会在你的上方旋转起来。这种持续不断的调整会一直跟随在气球的动量上。”除此之外，还有来自气流和运动部件的难以预测的力，MacCallum称它们为扰动。他说：“当一切设备都正常运转，且没有扰动的时候，就可以很好的达到理想状态。可是一旦加入扰动，系统就要立刻对扰动作出反应并消除扰动达到稳态，然后锁定太阳的位置。随着扰动逐渐趋于平缓，系统需要时刻对受其变化所影响的动量进行反馈。”工程师通过编写计算机模型解决了这个问题，这些计算机模型参数包括了气球的旋转速度和旋转加速度速度。所编写的计算机代码能够控制电机来让太阳电池板进行精确的转动，同时代码也能够控制气球的旋转来辅助完成这项功能图4飞行在空间边缘的时候，Stratollite上面的一个摄像机抓拍到Stratocraft的舱体一部分 & & & & 工程师们从一个模型开始着手，这个模型可以揭示出气球如何顺着太阳能电池阵列或者反着太阳能电池阵列旋转。随后，他们确定了一种模型：用四根实际测量值为1~4米的工字钢，将它们悬挂在WorldView的Tucson办公室的一根垂直导线上，这样就可以支撑Stratollite气球上的太阳电池阵、球体和其他载荷。航天工程师们用棍子戳在工字钢上，并试图让他旋转，因为它们是关于中心点对称的并通过轴承的电线连接然后被分离开。这样可以让轴承自由的旋转，同时这样的结构可以让小型电机控制其中一个工字钢一直面向某一个方向。一旦计算机代码能够控制工字钢连带着使太阳电池阵列一直指向所期望的方向，而且即使是人为的拨动它也能够正确的指向，那么就说明工程师们已经准备好测试飞行了。 & & & & 太阳能电池阵列的控制编码的第一次成功飞行测试是六月份的肯德基汉堡飞行，持续了大概17小时，由于气球的泄漏导致预计四天的飞行中止。MacCallum说：“那是我们有史以来第一次将太阳能电池阵列指向太阳，对我们来说意义重大。”消除剧烈振动 & & & &Ball Aerospace公司在Stratollites气球上也有他们自己需要解决的工程难题。该公司认为，Stratollites气球可以为他们开发传感器设备的潜在市场。 & & & &Bill Good是Ball公司的飞行计划技术主管，他说：公司里面的工程师们知道如何消除无人机和卫星上传感器获取图像时的振动，也知道如何抵消卫星摄像头上的极端空间温度。但是，若想为传感器设计出能够适应平流层的能力，将会是一个巨大的挑战，因为那里既不是真空环境也没有地面层所拥有的大气。振奋人心的纪录 & & & &2014年10月24日，谷歌时任高管Alan Eustace从一个海拔135,890英尺高的氦气球进行跳伞并打破了纪录。StratEx Space Dive开始产生了用高空气球替代卫星的想法。在打破纪录之前，谷歌公司启动了Project Loon(谷歌气球计划），该项目中的气球是用来提供互联网服务的。Eustace的一个朋友就是Taber MacCallum，他帮助创建了World View公司，该公司的的目标是通过Stratollites气球对地球进行成像拍摄。 & & & &Good说：“这是一块中间区域，它不是真空环境而是有一点点的稀薄空气，这就导致对这部分区域的情况进行建模是非常困难的，甚至可以说是一项艰巨的挑战。” & & & &Ball公司的分析师们正在编写可以模拟平流层稀薄空气和温度的计算机模型，模拟的温度范围最低可以达到零下五十摄氏度。他们根据计算机建模模型设计了传感器的加热器，然后在科罗拉多州博尔德的一个实验室中测试了传感器和加热器的性能，模拟了平流层的部分真空和低温环境。他们在二月份对传感器和加热器进行了测试，从76,900英尺高的Stratollite气球记录下了图像，图像分辨率优于5米，其中有一个传感器能够达到1米范围内的精度。在8月份的Stratollite气球飞行中，他们将图像传送到了地面。 & & & &另一个挑战是，Stratollite气球在飞行中所产生的振动与安装在飞机或卫星上的相机所遇到的振动完全不同。因此，Ball公司的工程师们对二月份的测试飞行中产生的振动进行了测量和评估。在Ball公司与World View合作之初，Ball的工程师对平流层气球飞行中的振动程度一无所知。Good说：“为了避免图像变得模糊，我们需要了解平台所能提供的性能指标，无论是飞机、卫星和Stratollite气球都需要解决这个问题。”他还说，气球飞行期间的振动与飞机机械发动机的机械振动不同，而且对于气球来说问题的挑战性可能更大（译者注：我怎么觉得是更小？）。 & & & &“气球的动量会产生持续不断的振动”，World View公司的联合创始人兼首席技术官Taber MacCallum，用这句话描述了控制太阳能电池阵列一直指向太阳的技术难度，而电池阵位于Stratollite气球下方系缆绳上更是增加了难度。Good拒绝透露Ball公司工程师为减小Stratollites上的振动而作出的具体调整方法。但他说，之前他们已经将橡胶配件模塑成了相机的减震器，并采用防抖动或图像稳定稳定软件，与市面上的数码相机相似。 & & & &随着World View公司逐渐朝着几个星期甚至几个月的飞行时长的方向发展，它需要更多的创新性来提供成像拍摄服务、科学实验平台、通信连接和物联网服务。MacCallum说：“这感觉就像是‘Mythbusters’（《流言终结者》）电视节目，一旦有一个人提出了某个想法，大家就会对这个想法进行测试检验。”微信扫一扫关注该公众号
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自黄宛宁科学网博客。链接地址：
上一篇：下一篇：
当前推荐数：5
评论 ( 个评论)
扫一扫，分享此博文
作者的精选博文
作者的其他最新博文
热门博文导读
Powered by
Copyright &中国人造卫星可上天难道造航母那么难吗_百度知道
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。
中国人造卫星可上天难道造航母那么难吗
我有更好的答案
朝鲜都可以，大量装备损失，再说这有极大的不同，首先航天是飞向天空，只需要认真校对数据，无误就行，再说中国50年代就发射了东方红1号，现在常规航母威力不及核航母，都半个世纪了，我国航天事业已发展成熟但是航母制造工业是一个近几年才在中国发展起来的，一个工件错了，可是整船人都葬生鱼腹，技术上还不成熟，其次造航母和发射卫星不一样，卫星失败下次再来，但航母不一样，中国在研制核航母可不是拿着玩的
采纳率：87%
Selby，朝鲜都有卫星
其他1条回答
为您推荐：
其他类似问题
换一换
回答问题，赢新手礼包飞天之翼(世界科技全景百卷书) - 科技论坛 - Powered by Discuz!
标题: 飞天之翼(世界科技全景百卷书)
作者: dymodel& & 时间:
标题: 飞天之翼(世界科技全景百卷书)人类插翅上蓝天遥远幻想古代人类在艰苦的生活和生产中，在与自然作斗争中产生了飞行的渴望。翱翔的鹰、扑翼飞行的鸟和昆虫，甚至天空飘浮的白云，都足以引起人们对飞行的幻想。但在科学技术不发达的岁月里，这一愿望是无法实现的，因而产生了许多关于飞行的神话传说。这些传说不仅丰富了古代人类的社会文化，也孕育了后来航空技术的萌芽。在众多的古代飞行神话传说中，以中国、古希腊、埃及、印度和阿拉伯地区最为著名，而且流传最广。有的流传于口头，有的记载于典籍，有的还反映在文学艺术作品中。“嫦娥奔月”是中国妇孺皆知、流传甚广的神话故事。相传远古时代一位聪颖美丽的姑娘叫嫦娥，她嫁给了射日英雄后羿为妻。一天，因后羿射日有功，王母娘娘奖给他一葫芦仙丹妙药，说是两人分吃可长生不老，一人独吃可升天漫游。嫦娥按捺不住邀游天庭的好奇之情，偷吞了全部仙丹妙药。结果，药性发作，身体变轻，不由自主飘飘悠悠进了月宫。从此，她成为广寒宫里的仙女，从远古一直“活”到今天。古希腊的神话中，也有代达罗斯父子飞向太阳的故事。建筑师代达罗斯和他的儿子伊卡洛斯为逃脱诺斯国王的囚禁，返回自己的故乡雅典，用蜡和羽毛为自己制造了翅膀，飞逃了出来，他们升空翱翔越飞越远。后来，儿子不听父亲的忠告，靠近了炽热的太阳，结果粘住羽毛的蜡熔化，羽翅燃烧，伊卡洛斯失去了翅膀，坠入大海，而代达罗斯却扇动翅膀成功地飞越爱琴海到达了目的地。古人向往飞行，认为长了翅膀的东西就能飞行。人要是想飞，就应该学鸟的样子，也长出两个翅膀来。山东嘉祥出土的东汉武氏石室的石刻图画中，有长着两翼和四翼会飞的人；甘肃敦煌石窟里有隋朝的壁画，画着羽人的像。古代欧洲有身生双翅的飞人石雕。埃及神话中，也有类似的图像。在古亚述神话和希腊神话中还可看到会飞的牛和马。2300 多年以前，战国伟大诗人屈原把飞天的神话和传说写到他的著作里。比如，他在《离骚》中写道：“为余驾飞龙兮，杂瑶象以为车”，意思是我坐上飞龙拉的玉和象牙制成的车子。在《远游》中，他写道：在云中漫游，前面有风神给我开路。这些动人的飞天梦幻，朴素地反映了古人对探索天空奥秘、揭示未来的神往。但是，在科学技术十分落后的时代，人们无所凭借，只能以神话来表达意原。不论梦幻多么动人，多么美妙，它终究是一个空想，一场虚无。插翅难飞在美国国家航空航天博馆的“飞行器”室里，有一块醒目的字牌：“世界最早的飞行器是中国的风筝和火箭。”风筝发明于中国，至今已有近2000 年的历史。传说风筝的发明人是刘邦的大将韩信。他把楚国军队困在垓下时，制造风筝，叫身材轻巧的张良坐着风筝，飞上天空，高唱楚歌，使歌声顺风传送到远处的楚营里，是为“四面楚歌”。风筝最初是为了军事需要而发明的。自汉朝以后一直到唐朝，风筝还是军用品。尔后才从军用逐渐转到游戏、娱乐。风筝在本质上是一种重于空气的飞行器，它是利用空气动力升空的原始飞行器，其飞行原理和现代飞机相似。它大约在14 世纪传入欧洲，对飞机的发明有重要影响，可以说风筝是现代飞机的祖先。人类飞行最早是受到动物，特别是鸟类飞行的启发。当时的人，以为只要插上带羽毛的翅膀，就可以像鸟儿一样自由飞翔。我国西汉末年的王莽时代，就有人做了尝试。据《汉书·王莽传》中说：汉朝为了攻打匈奴，玉莽广泛征募有特殊技能的人。一天，来了一位打猎的青年，说自己会飞，可以从空中侦察匈奴。王莽说：好，那就请你飞起来让我看看吧。这位自称会飞的青年用大鸟的羽毛做了一副大翅膀，用绳子绑在两臂上，他的头和身上都披戴羽毛，把翅膀、羽毛用环和带子系住，只见他把两翼左右平伸，像老鹰一样，从高空滑翔下来，飞了几百步远。可惜，由于无法控制速度，他在落地时摔成重伤。这是我国史书上记载的最早的人力飞行试验，这位勇敢的青年可以算是近代滑翔机的创始者了。大约过了一千年，到1010 年，又有一个叫艾莫的英国人也做了飞人试验。他在四肢上捆上羽毛做的两对翅膀，从教学的塔楼上飞身而下，他在空中滑翔了大约200 米，在快落地时，一阵狂风吹来，吹折了他腿上的翅膀，结果他的飞行也以摔断双腿而告终。以后，还有很多次类似的试验，可是他们无不以失败告终，直到17 世纪80 年代，科学家指出人类不可能用翅膀飞行的严峻事实后，这种冒险活动才逐渐销声匿迹。1680 年，意大利人乔瓦尼·博雷利在《运动的动物》一文中阐明了人类生理上的局限性，指出人离开机器的帮助永远不可能在空中支持自己的体重。之后，一些人开始对飞行问题进行认真的研究。他们研究的问题首先是：空气是什么？人类怎样才能在空气中飞行？古希腊哲学家亚里士多德提出了空气有重量的概念，而阿基米德则发现了浮力的计算方法，奠定了轻于空气的飞行器的基本原理。我国东晋时代的道家葛洪在所著《抱朴子》一书中也指出，老鹰直伸两翅，并不扇动，反而能盘旋飞行，愈飞愈高，是由于上升气流的缘故。后来，到了13 世纪，伽利略、罗杰·培根和帕斯卡等一批科学家经过研究证明：空气是一种气体，有弹性；高度越高，空气压力越小；而且冷空气具有下沉、热空气具有上升的性质。这时，关于空气的奥秘才变得明朗化了。意大利画家达·芬奇是第一个对飞行进行科学研究的人。1490 年他发明了“空气螺旋桨”。他在粗陋的螺旋桨状物体上扎上羽毛，做成一个能飞的小直升机模型。他正确推论出是空气流过鸟的翅膀才产生了升力，而且气流流过的速度越快，升力越大。但是，达·芬奇仍然受到他的前辈的影响，错误地坚持认为人只有模仿鸟儿才能飞行，从而把研究重点放在扑翼机上，企图通过扑打机翼来获得升力。直到晚年，达·芬奇才明白了这个目的是达不到的。气球升天当专家、学者和航空爱好者们忙于寻找如何解决扑翼飞行的办法时，人类征服天空的壮举在十分意外的情况下出现了。这是一个相当简单的装置，
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)比起一项项优秀的扑翼机构来，完全不算一回事——这种装置就是“气球”。这项光辉而鼓舞人心的工作是法国的两兄弟约瑟夫一米歇尔·蒙哥尔费和雅克—艾蒂安·蒙哥尔费进行的。他们在靠近里昂的阿诺奈有自己的造纸厂。他们偶然发现放置在炉火附近的纸箱似乎要向上浮起。通过这个现象，两兄弟产生一个想法：造一个大而轻的容器，里面装填相当体积的热空气，让它飘起来。从1782 年9 月起，他们进行了一系列的试验。1783 年9 月19 日，巴黎凡尔赛宫前广场人声鼎沸，蒙哥尔费兄弟做了一场轰动一时的表演，连法国国王路易十六也带着满朝文武来观看。广场上有一只用纸和布糊成的大气球，气球直径12 米、高17 米，模样像一个柄朝下的大鸭梨。气球下面吊了一个盆状的大柳条笼子，里面有三位光荣的“乘客”——一只鸡、一只鸭和一头羊。兄弟俩点燃了放置在气球下面的柴禾等物，热气冲进了气球，于是气球缓缓上升到500 米的空中。在激动的观众面前，这只气球用8 分钟时间飞行了3 公里后，安全降落在城外的草地上。路易十六见状喜出望外，决定下次升空要作载人飞行。为防止意外，他提出让两名死囚先坐进吊篮。谁知，他的提议引起群情哗然，谁都不同意让死囚去享受人类第一次升空壮举的荣誉。经过激烈竞争，化学教授罗齐埃和陆军少校达尔朗德乘上了热气球。这个具有历史意义的时刻是：1783 年11月21 日下午1 点54 分。两人乘坐的热气球形状为椭圆形，直径15 米，高22 米。在几万名观众的欢呼声中，他们升上300 米左右的天空，飞越了塞纳河，飞行25 分钟后，他们安全降落在蒙马尔特。这是人类历史上第一次气球载人飞行。蒙哥尔费热气球不久便与17 年前英国人亨利·卡文迪什发明的另一种使用氢气的易燃空气气球结合了起来。法国物理学家查理首先进行了这项实验。他研制出了以氢气代替热空气、产生浮力的气球，而且采用了在丝绸上涂橡胶的方法制成的气囊。1783 年12 月1 日，他的氢气球从巴黎杜伊勒利宫起飞，平安地飞行了43 公里，实现了首次氢气球载人飞行。氢气球的性能明显比热气球好，后来得到了迅速发展。早期的气球主要用在军事上，首先是通信联络和侦察。1871 年普法战争中巴黎被围，法国人曾用气球将人员和信件送出包围圈。第一次世界大战中，系留气球被广泛用来当作监视对方的空中平台。气球还曾用于防空和轰炸。第二次世界大战中，英国人在伦敦周围系留大量气球构成空中拦阻网阻止德军的轰炸机进入。现代高空气球还可以携带照相机和其它遥感设备，在一般飞机达不到的2 万米以上高空进行空中侦察。50 年代以后，由于其它侦察手段的发展，气球在军事上的应用价值大为减小。在民用方面，系留气球可用于在地形险要地区架设电缆、在林区集运木材。系留气球还可以在边远地区用作通信、电视广播的中继站。热气球多用于航空体育运动，竞赛项目有定点着陆、远距飞行、单位时间飞行距离、升空高度和续航时间等。在中国，高空气球探空研究工作开展得较晚，1979 年以来已建立3 万立方米级的高空科学气球系统。1984 年还建造了最大容积为5 万立方米、载重250 千克的高空探测气球。近年来，气球被用作广告宣传的也逐渐增多。仿鸟滑翔在飞艇发展的鼎盛时期，飞机的倡导者们仍在顽强地工作。对他们来说，仅仅给飞艇装上发动机还不能令他们满意。飞艇没有像鸟一样的外形，还不是人类征服天空的理想交通工具。今天的人们如果回眸凝望当年航空先驱们的杰作时，不免会忍俊不禁。他们设计制造的飞机怪模怪样，有的像蝙蝠，有的像带鸟尾的飞虫，有的像大一点的风筝，还有的简直就是怪物。尽管如此，你不得不佩服他们的勇气、精神和智慧。1804 年英国人凯利爵士建造了一架约15 米长、固定翼上反角为6 度的极小型滑翔机。它的十字形水平安定面由活动连接部件与机身相固定，通过移动沙袋来调整重心。1809 年，他又造了一架稍大一些的滑翔机，1849 年，他把佣人的10 岁儿子放在自己牵引的一架全尺寸滑翔机里进行了试验。1853年，第二架滑翔机又从一座山顶起飞了，这次驾驶员是他的马车夫约翰·阿普尔，滑翔机滑翔了10 来米后坠毁。这位马车夫受惊不浅，事后他对凯利说：“求求您，老爷，我希望您还记得，小人是受雇来驾马车，而不是来驾飞机的。”凯利的重要著作《空中舴》于 年出版。在该著作中，论述了空气动力原理及其作用和应用，奠定了固定翼和旋翼机的基础。他指出，肌肉力量远不足以用于机械飞行。他的结论是，对于飞行来说，目前欠缺的唯一部件是内部燃烧的发动机，只要有了它，古老的梦想很有可能会成为现实。到19 世纪过了四分之三的时候，最大的问题仍然是动力装置。当时唯一能提供推进能量的方式就是采用蒸汽机，而蒸汽机的重量，包括锅炉和燃料，比飞机本身大得多。虽然如此，人们还是用蒸汽机做了许多勇敢的尝试。像法国的克莱蒙·阿代尔制造出两架蒸汽动力的全尺寸飞机，一架取名“风神”，另一架叫“飞机”，据称后者曾飞离地面几英尺。另一位法国海军军官费利克斯·迪唐普尔，在1874 年试验了他的装蒸汽发动机的单翼机。他从一个斜坡上起飞，离开了地面，无控制地飞行了10 米。1881 年，沙俄海军上校亚历山大·费·莫扎伊斯基试飞了他自己设计的蒸汽动力单翼机。然而，这大量的研究工作和无数的试验飞行只搞清了两件事情：蒸汽发动机对于机械飞行来说并不是合适的动力装置；获得推力的最佳手段是螺旋桨。1862 年，法国德罗埃提出了近代四冲程内燃机的工作原理。根据这一原理，1876 年，德国人尼古拉斯·奥托制成了往复活塞式、单缸卧式四冲程内燃机。1880 年，德国人戈特利布·戴姆勒研究出烧汽油的发动机，不久这种发动机被首先用于车辆，并为早期飞机的试验、制造和发展，奠定了动力基础。在活塞发动机使飞机成为现实之前，还需要解决最后一个问题，即机翼问题，也就是飞行控制问题。由于早期的飞机设计师们拘泥于模仿鸟的形状，因此设计时很自然地只想到单翼机的形式。有时，他们甚至固执地把飞机前部做成鸟的头和嘴的模样。然而，到了1860 年，一位英国科学家弗朗西斯·韦纳姆提出了双层机翼飞机的设想，这是一种不必增加翼展就能增加的机翼面积的方法。他还证明了有弯度的翼型比平直翼型的性能好得多。对机翼外形和翼型的实用研究是由一位英国人霍雷肖·非利普斯进行的，他用一个原始型风洞和他自制的“活动百叶窗”系住飞机进行试验。通过这些试验得到的数据，他获得了“较小
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)弯度”翼型的专利，这种翼型比当时采用的翼型产生的升力大得多。19 世纪临近结束的时候，经过长斯探索终于迎来了飞机的成功。德国人奥托·李林达尔成为第一个在重于空气的飞行器上飞行的人，尽管他的飞行器上没有安装发动机。他和他的弟弟古斯塔夫先后制造了18 架外形模仿鸟的载人滑翔机。李林达尔总共做过2000 多次成功的悬挂滑翔飞行试验，有几次还完成180 度的转弯。他的滑翔机是简陋的，必须通过移动身体的重心来进行操纵，但它却是第一架可操纵的飞行器。李林达尔兄弟对鸟类的研究比前人更为科学。前辈们仅仅指出了鸟类飞行的一般原理，而李林达尔在1889年出版了著名的《鸟类飞行——航空的基础》一书，他分析了鸟翼形状和结构，弄清了鸟在飞行中翅膀是怎样挥动的，怎样改变上反角以保持更好的稳定性，怎样改变弯度以获得更大升力，需要多大的升力才能克服已知的重量等。尽管后人证实他的一些理论有错误，但这本书仍然被认为是一部伟大的航空经典著作。1896 年8 月10 日，李林达尔在一次飞行中遇难，年仅48 岁。原始空战第一次世界大战初期，飞机主要是担负侦察兵的任务，因此飞机上都没有装备武器。最初的空战宛如儿戏，交战双方在空中相遇，有时挥挥拳头以示敌对，有时互扔砖头吓唬对方。俄国飞行员涅斯捷洛夫想象力奇特。他在自己的飞机后部装上一把刀子，用以划破敌人飞艇的蒙皮，后来他又在飞机尾部装上一条带重锤的钢索，准备从敌机前飞过时，用钢索把敌机的螺旋桨缠住。上尉卡扎科夫则更胜一筹，他采用了一个别致的装置——在飞机下部安装一个抓钩，抓钩上还连有一个雷管，从敌机上方飞过时，用抓钩将敌机钩住，钩住的瞬间雷管会发生爆炸，以此来消灭敌机。还有的飞行员，则拔出随身携带的手枪，向敌机驾驶员射击。当然，命中率极低。更为可笑的是，用飞机去撞敌机，也成了最初空战时，驾驶员气急之时的一种“战术”。1914 年涅斯捷洛夫驾机在空中与一架奥地利侦察机相遇，涅氏拔出手枪向奥机开了两枪，一枪打空，另一枪射入奥机机身，但并不是要害之处，也未影响飞行，涅氏还想射击，不料手枪却卡了壳。奥机驾驶员得意地朝涅氏笑了笑，当时飞机的速度都较慢，奥机驾驶员的表情被涅氏看得清清楚楚。他驾着飞机猛地朝奥机冲了过去，结果起落架的轮子一下子撞在奥机的螺旋桨上，奥机的发动机突然停转，飞机向地面坠去。这类事情在当时并不少见。是法国飞行员首先把机枪带到了飞机上，机枪装在活动底座上由观察员操纵。1914 年10 月5 日，法国飞行员约瑟夫·弗朗茨和机械员兼观察员卡波拉尔·凯诺中士驾驶一架法制“瓦赞”飞机巡逻，发现一架德国双座飞机正在侦察法国防线，弗朗茨逼近这架入侵飞机，经过短暂的空战，成功地用机枪击落了敌机。这就是航空作战史上第一次真正的空战。随着第一次世界大战的展开，空战变得更为激烈了。交战双方都在研制专门用于空战的战斗机。然而机上的机枪置于何处，却成了一个令人头痛的事。如果把它安放在机头上，那么射出的子弹往往会打坏自己飞机前部的螺旋桨；如果把它放在两翼上，既影响瞄准又影响飞行。1915 年4 月1 日，四架德机与一架法国飞机遭遇，德机飞行员看到法机的机翼上没有机枪心中窃喜，以为可以以多欺少占一把大便宜。谁知，法机突然从螺旋桨中喷出一条黄色的火舌，一架德机立即朝地面栽去，德国飞行员还没反应过来，又一道黄光射出，第二架德机又命归黄泉。这个杰作是法国飞行员罗朗·加罗斯创造的，他驾驶的这种带有固定机枪的莫拉纳一索尔尼埃L 型战斗机在16 天里击落了5 架德机，他成为法国也是世界上第一个“王牌飞行员”，他的飞机也因此名声大振。德国人实在难以相信这魔术般的攻击，因为常识告诉他们，无法让子弹从旋转的螺旋桨中射出，而不击中木制的桨片。直到一架法国飞机由于故障迫降在德国占领区，德国人才搞清楚了其中的秘密。原来加罗斯把机枪装在飞机座舱前面，透过螺旋桨向外瞄准，而面向枪口的桨片上则用钢片包住，这样就有可能使击中桨片的子弹改变方向，从而部分地解决了机载机枪前射的问题。为德国人工作的荷兰工程师安东尼·福克对迫降的飞机进行了仿制和改进，很快就“青出于蓝而胜蓝”，他发明了机枪协调器，用螺旋桨来控制机枪的射击，当桨片挡住枪管时，机枪便停止工作，反之，则机枪可以大胆地狂射。德国人很快就把机枪协调器安在了福克飞机上，它攻击力强、命中率高，比法机技高一筹，在空战中屡屡获胜，打得协约国空军闻风丧胆，造成了恐怖一时的“福克式灾难”。百机斗天宫你听说过从飞机上用手向下扔炸弹的事？听起来的这种事很可笑，可这事发生在1911 年，还是件具有重大军事意义的大新闻。11 月1 日，在意大利、土耳其战争中，意大利军队动用了飞机，意军飞行员朱里奥·加沃蒂驾驶一架“鸽”式单翼机向土军阵地投掷了4 枚各重2 千克的炸弹。当时飞机上既没有挂弹架，也没有弹舱。炸弹就放在飞行员的座位旁，一旦需要，就用手往下扔。这样的轰炸根本炸不到目标，几乎没有多少作用，但却可以从声势上威震一下对方。土耳其的骑兵队就被这种突如其来、从天而降的轰炸吓得四处逃散。1914 年8 月3 日，德国派飞机轰炸了法国的一座城市，这是世界上第一次飞机对城市的轰炸。随着飞机轰炸威力的影响，英、法、德、意大都开始生产专门用于轰炸的飞机。到1918 年，轰炸机的生产已趋于成熟，最大的轰炸机可载炸弹2吨，飞行高度6000 米，速度可达180 公里/小时。1921 年，美国进行了一次轰炸机投弹表演，目标是海上一艘被缴获的德国战舰。当时出动了8 架轰炸机，每架载弹8 枚，它们轮番轰炸，虽然只有5 枚炸弹命中了战舰的两侧甲板，但不到半个小进，德舰便沉入了海底。第一次世界大战期间，能对地面进行攻击的强击机也开始崭露头角。当时，一些装上机枪的战斗机飞行员，常常从低空掠过敌方阵地或战壕，用机枪狂扫地面，大量杀伤敌方士兵。英、法联军曾用飞机对德国的地面部队进行攻击，大大压制了德军地面进攻能力。后来德国飞行也仿效此法，以其道还治其人之身，组织了作战飞行小队，专门执行低空攻击任务，对联军的战壕实行扫射。为了加强对地攻击，同时又防止地面的火力伤害飞机，德国专门设计了一种带有装甲的飞机，它的机身金属制造，飞行员的座舱周围有5毫米厚的钢板保护，机腹下安装有机枪，这种飞机以设计师名字命名为“容
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)克斯” D.11，该机1918 年正式投入使用，成为强击机的“鼻祖”。到第一次世界大战停战时，飞机还不满15 岁，而战争的锻炼却使它从少年一跃而成强壮的中年人。原来只有几个人用木材和蒙皮拼拼凑凑制造飞机的分散工棚，已变成不断向四周扩展的工厂。在四年战争中，法国共生产了51000 架飞机，英国生产了55000 架，美国生产了15000 架，意大利生产了12000 架，德国生产了47000 架。大战结束时，许多国家建立了专门的航空科研结构和航空工业，世界上已有200 多个飞机厂和80 个发动机厂，共生产了183000 多架飞机和235000 多台发动机。飞机的性能也有显著的提高，飞行速度由100 公里/小时提高到256 公里/小时，飞机升限由4200 米提高到8810 米，飞行航程加大到1900 公里。飞机的结构和动力装置都有了较大改进，出现了许多先进的设计，其中有悬臂式机翼和金属机身等。最具有重大意义的是飞机发动机的发展，有了各种新式的发动机，飞机才有可能做得更大，装载更多。两次大战之间，在航空发动机方面的重要技术成就是：发展了星形气冷发动机；采用高辛烷值燃料；发展了发动机增压器，改善了发动机的高空性能以及发展了变距螺旋桨，满足了不同状态下对发动机工作性能的要求。在机体设计和材料方面，出现了收放式起落架、NACA 整流罩、全金属应力蒙皮结构和屈服强度较高的铝合金等重大技术成就。在飞机操纵方面，采用了高升力装置和自动驾驶仪，改进了起飞、着陆性和飞机操纵性能。上述重大技术成就为两次大战之间在高度、速度和航程方面的创纪录飞行奠定了基础。在上述重大技术成就的支撑下，两次大战间出现了一系列创纪录的飞行，世界航空史上呈现出一个群星灿烂的时期。1919 年6 月14 日～15 日，英国人约翰·阿尔科克和阿瑟·惠腾·布朗架机从纽芬兰起飞，经16 小时27 分，行程3032 公里，在爱尔兰着陆，首次中途不着陆飞越了大西洋。1927 年5 月21 日，美国人查尔斯·林白驾机从纽约起飞，飞行5778 公里，历时33 小时39 分，到达巴黎，创造了单人从美洲大陆不着陆飞越大西洋，直抵欧洲大陆的记录。1924 年4 月6 日～9 月28 日，美国洛尼尔H.史密斯上尉和莱斯利P.阿诺尔德中尉驾驶的“芝加哥”号飞机与埃里克H.纳尔逊中尉和约翰·哈丁中尉驾驶的“新奥尔良”号飞机首次完成分段环球飞行，历史175 天，飞行时间371 小时11 分，飞行距离44340 公里。1927 年10 月14 日，迪厄多内·科斯泰和约瑟夫·勒布里克斯从塞内加尔的圣路易斯起飞，经19 小时50 分，行程3420 公里，飞抵巴西的纳塔尔，首次不着陆飞越南大西洋。1931 年10 月3～4 日，克莱德·潘伯恩和休·赫恩登架机从日本起飞，历时41 小时13 分，飞行7184 公里，抵达美国华盛顿的韦纳奇机场，他们首次成功地不着陆飞越太平洋。1926 年5 月9 日，理查德E.伯德和弗洛伊德·贝内特驾机首次成功地飞越北极。1929 年11 月29 日，伯德、伯恩特·巴尔肯、阿什利·麦金利和哈罗德·琼首次飞越南极。1929 年1 月1～7 日，卡尔·斯帕茨、埃拉·埃克驾驶C—2 型飞机，在C—1 型飞机空中加油的支援下，创造了150 小时40 分15 秒的续航时间世界纪录。在飞行速度方面，1927 年英国皇家空军使最大飞行速度达452 公里/小时，1929 年提高到529.公里/小时，1931 年达到547 公里/小时；1935 年9月，美国陆军航空队将最大速度进一步提高到566 公里/小时。1939 年，德国空军特制创纪录飞机Me—209V1（不能实战）创造了二战前的最高速度纪鹰击长空任何一种兵器，在它正式与公众见面前，都有很长一段隐秘而坎坷的研制、生产时期。说它隐秘，因为人们很难看清它的最终面目；说它坎坷，因为“一帆风顺”几乎没缘。飞机的一生，也充满了隐秘而坎坷的色彩。当年莱特兄弟的“飞机”是在一台半旧的机床上用手敲打出来的。今天的飞机，可幸运多了。它在“预行研究”的母腹里初定胚胎；又借缩比模型在风洞里确定外形；依靠各种试验检验它的四肢五脏、强度和寿命；电子计算机为它选定最佳“红妆”。飞机的各个部件分在许多专业的工厂生产，最后在一家大工厂进行总装，成品飞机还要经过试飞才能正式飞行。通过一系列的“孵化”，当飞机从“机窝”里起飞时，他已是充满青春活力的健壮雄鹰了。航空研究一架新飞机从孕育到诞生要经历研究、设计、试验和试制、生产、改进发展等很多阶段，每个阶段都有大量工作要做。航空研究，便是飞机经历的第一个阶段。航空研究分为基础研究、应用研究和预先研究等几类。基础研究是探索与航空有关的自然规律、扩大人类知识的活动，如超临界流动现象的发现。基础研究的成果多以学术论文形式发表，不针对具体产品，而有普遍意义。应用研究指探索基础研究成果用于发展航空技术的可能性，往往可以产生新的设计概念和设计方法，产生新技术、新材料和新工艺。例如，应用超临界流动的理论研究超临界翼型。应用研究的成果多以经过实验的研究报告形式发表，或者提出原理验证样机或样件。预行研究的主要任务是验证应用研究成果用于产品研制的技术可行性，为产品研制预先做好技术储备，从而可以减小新产品研制的技术风险，大大缩短研制周期。例如，根据超临界翼型研制出超临界机翼并装到现有的飞机上进行实用化研究。开展各种研究工作，特别是预先研究，需要较多的经费和各种试验设备，还需要一定的试制力量。世界上有很多知名的航空科研机构，如美国的国家航空航天局（其前身是1915 年成立的国家航空咨询委员会）、前苏联的中央流体动力研究院、英国的皇家航空研究院、法国的航空航天研究院和中国航空研究院，它们都为各自国家以至全世界航空技术的发展做出了重要贡献。1915 年3 月，美国国会通过一项法案，决定建立航空咨询委员会，1958年改组为国家航空航天局（NASA），对促进美国航空技术及后来航天技术的
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)发展、确立美国在世界航空航天领域的领先地位发挥了不可估量的作用。两次大战之间，NASA 开展的科学研究为美国在二次大战中拥有先进的航空装备奠定了基础，战时使用的大部分飞机是战前或战争初期设计的。1943 年美国海军部长诺克斯说：“完全是由于NASA 所奠定的基础，海军才可能拥有‘海盗’、‘野猫’、‘恶妇’这样一大批著名飞机，它们都应用了NASA 研究出来的翼型、冷却方法、高升力装置，使海军在对付日本海上扩张中取得巨大胜利。”战后，NASA 为了推进航空技术的发展，探索和解决技术发展中的关键问题而研制了许多种研究机，通称X 系列飞机，对解决超音速飞行（X—1）、钛合金应用（X—3）、后掠翼（X—4）、变后掠翼（X—5）、垂直起落（X—13，X—14）、高超音速飞行（X—15）、前掠翼（X—29）、空天飞机（X—30）、过失速飞行（X—31）等发挥了重要作用。近年来，NASA 工作重点虽然已经转移到航天技术方面，但发展航空技术仍是它职责的一部分，在诸如超音速飞行、变后掠翼、节能发动机、垂直起落飞机、附面层控制、减轻阵风影响、避免涡流、防止飞机结冰、改进通用航空技术等方面开展大量的工作，走在世界航空界的前列，使人类飞行的愿望越来越成为普遍、安全、经济的日常生活的一部分。新中国的航空工业从修理飞机起步，后来通过产品仿制，熟悉工艺过程，处理各种生产技术问题，掌握制造技术和检验、计量技术，根据产品性能检测的需要，相继建立理化试验室、静力试验室、试车和其他试验设施。经过45 年的努力，在自行研制几代飞机的过程中，逐步建立了初具规模、专业门类基本齐全的航空科技体系，在空气动力学、飞机结构强度、飞行研究、发动机技术研究、主动控制技术、武器火力控制、电子综合技术、材料和制造工艺等领域做了大量工作，取得可喜的成果。飞机红妆设计是完成用于飞机制造和使用所需的全部图纸和技术文件的过程。随着计算机的广泛应用，有可能出现完全不依赖图纸传递信息的新型设计程序。设计飞机首先要根据飞机的具体用途，对性能指标和技术要求进行可行性论证。军用飞机的性能指标和技术要求一般由军方提出，民用飞机的性能指标和技术要求则主要根据市场的需求来确定。军用飞机的指标和要求主要有任务和作战对象、速度、航程、武器配置、典型作战剖面、机动能力、最大过载等；民用飞机的设计指标和技术要求包括用途、装载量、乘客数量、航程、速度、经济性、寿命等。飞机的设计过程大致包括方案设计、打样设计和工作设计三个步骤。方案设计是制定飞机总体方案，给出飞机的三面图和总体布置草图。主要工作内容包括：选定飞机的型式及其主要参数和几何尺寸，选定发动机及其他设备，选定飞机各主要部件的大致构造型式，选定主要系统的型式，进行飞机的初步飞行性能估算和稳定性、操纵性估算，进行各主要部件的强度估算。在方案设计过程中，要进行大量的风洞吹风试验，最后才能把飞机的总体布局确定下来。打样设计的任务是在全面开展工作设计之前深入地检查总体设计中存在的问题，力争把问题解决在地面上。在这个阶段，要制造和真飞机尺寸相同的木质样机。工作设计又叫详细设计，主要任务是根据确定的方案和打样设计的结果，完成零件制造和部件、系统、全机装配的工作图纸和生产验收的技术文件。根据工作设计的成果，可以开始原型机试制。在上述三个设计阶段中，往往穿插进行大量的试验。70 年代以来，在航空工业部门广泛应用计算机辅助设计技术，即把计算机的快速运算、严格的逻辑判断和准确可靠的数据处理功能与设计人员的创造性思维能力结合起来，变传统的以经验为主的实验设计为计算机分析为主的优化设计。在计算机辅助设计中，首先由设计人员提出设计方案的设想，井将设计参数和图形等初始信息输入计算机。计算机接给定的程序进行分析计算，通过显示装置给出结果。若设计人员对结果不满意，可以用光笔在显示屏上进行修改，直到满意为止。最后，设计结果由计算机控制的各种设备制成图纸和控制带。应用计算机辅助设计，可以显著缩短设计周期，提高设计质量和降低成本。波音777 是号称第一种“无纸设计”的飞机，据说一次把几万张“图纸”、3.5 万亿位的数据输入到大约1700 台计算机工作站，这些工作站再与8 台大型IBM 计算机主机联网，通过彩色三维技术进行全数码设计。这种方法赢得了时间，争取了速度，提高了飞机的精度。空中金刚1952 年5 月2 日，一个晴朗的下午，蜂拥的人群聚集在伦敦机场，兴奋地目睹了世界上第一架喷气式客机——英国的“慧星”号客机的首航。飞机速度800 公里/小时，从伦敦飞到罗马只用了两个半小时，一个旅客可以在伦敦用早餐，到罗马吃午饭，日落前又可以舒舒服服地回到伦敦家中，一天当中两度横越大西洋，这在当时简直是个不可思议的奇迹。于是“慧星”号的订座排满了几个月，许多民航公司争购这种奇迹飞机。一时间，“慧星”热遍全球，光照欧、亚、非。可是好景不长，在“慧星”号飞行一段时间后，不幸的灾难接二连三地降临。1954 年1 月10 日，一架仅飞3000 小时的“慧星”号满载旅客从远东飞往伦敦，突然一声巨响，飞机莫名其妙被炸得粉碎，残骸落入意大利厄尔巴岛。4 月8 日，又一架“慧星”号从罗马机场起飞，在地中海上空又解体坠毁，机上旅客和机组人员21 人全部死亡。后来英国政府派舰队到海里打捞飞机残骸进行研究，终于发现飞机爆炸的元凶是金属“疲劳”。由于前车之鉴，新生产出来的“慧星”号客机经受了极其严格的材料应力试验，检验官们让它接受了相当于飞行80 年的试验，才终于同意它重飞蓝天。重温“慧星”号的历史，足见各种试验对于飞机的极端重要性。试验是把样品置于实际使用状态或接近实际使用状态下，观察其变化和结果以鉴定其性能是否满足要求而进行的技术实践活动。在航空产品研制过程中，需要对新设计的整机、部件、分系统等进行大量的综合性试验，如飞行试验、全机静力试验、全机疲劳试验、发动机高空模拟试验、导航和操作系统模拟试验等。通过试验可以比较逼真地检验产品是否达到预期的设计要求。
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)风洞试验是飞机外形设计不可缺少的手段。把飞机实物或缩比模型放在产生人工气流的管道装置里，能观测流体与物体之间的相互作用。风洞在空气动力学研究和飞行器研制中起着十分重要的作用。飞机、导弹、卫星、运载火箭等飞行器，从预先研究到外形选择，从设计定型到性能校核，其间所涉及的空气动力试验均可在风洞中完成。风洞有开路式和回流式，按气流速度分为低速、亚音速、跨音速、超音速和高超音速风洞。全世界的风洞总数达千余座，最大的低速风洞是美国国家航空航天局艾姆斯研究中心的风洞，试验段尺寸为 24.4 米×36.6 米，足以试验一架完整的真飞机。为了迅速发展我国航空航天技术，在周恩来总理、聂荣臻元帅等老一辈革命家亲自指导关怀下，我国在四川绵阳相继建成许多座高速风洞、低速风洞、激波管风洞、热结构风洞，电弧风洞等，成为中国第一、亚洲最大、世界屈指可数的风洞群。为检验新飞机是否达到结构设计标准，要对全机及其部件进行一系列结构试验，也称强度试验，验证飞机结构或部件，在载荷和环境条件下的状态和耐受能力。按试验内容的不同，又分为静力试验、动力试验、疲劳试验和热强度试验等。在航空发展初期，人们对飞机结构最关心的是承载能力，结构试验以静力试验为主，只进行少量的动力试验，如发动机架振动试验和起落架落震试验。从二次大战后，为了解决颤振问题，动力试验受到重视。前面提到的50 年代英国“慧星”号喷气式客机因疲劳问题连续几次失事后，疲劳试验开始占有重要位置。在最终验证试验中，一般需要用两架飞机分别进行全机静力破坏和全机疲劳试验，虽然试验费用浩大，但对大型飞机几乎仍进行破坏试验。试验时的载荷条件需要用多点协调加载系统，需要庞大的试验室和复杂的试验设备。先进的测试设备多用电子计算机进行数据采集和处理。飞行试验是把未来在新飞机上使用的设备或系统在经过改装的飞机上试飞，取得在真实的飞行环境下工作的数据，作为判定设计质量和进一步改进设计的依据。为节省经费，还要用装有专门记录仪器和遥探、遥测装置的模型飞机进行各种试飞，模型飞机可以从飞机、气球或高建筑物上投放，也可用火箭动力发射或从地面起飞。推进系统地面台架试验和高空模拟试验，前者是在地面台架上对发动机的性能、结构强度、环境适应性、循环寿命等一系列内容进行的试验；后者是在地面高空模拟试验舱（简称高空台）中对推进系统进行模拟各种飞行状态（飞机高度、速度、飞行姿态⋯⋯）下的稳态和瞬态试验，目的是鉴定推进系统在整个飞行包线内的性能、稳定性和工作可靠性，确定整个推进系统的发展潜力；分析和研究推进系统的使用故障。1995 年11 月，我国在四川江油中国燃气轮机研究所建成一座航空发动机高空模拟试车台，经国家一次验收合格，正式投入运行。该试验台是一项投资大、技术复杂的系统工程，它的建成结束了我国没有大型连续气源高空台的历史，使我国成为世界上继美、俄、英、法等国之后拥有这种大型试验设备的第5 个国家，为我国独立自主研制航空发动机打下了至关重要的基础。环境试验是检查飞机、发动机和各种附件、设备在各种使用条件下的工作性能，包括在寒冷和炎热地带、高原地区、海上空域的试飞，发动机在低温和高温下的起动试验，结冰、防冰和雷击试验，腐蚀敏感性试验，外物吞咽试验，电子设备的抗干扰能力试验等。例如欧洲空中客车工业公司生产的A310 飞机为取得俄罗斯适航当局颁发的适航证，要进行补充冷冻试验，办法是飞机在西件利亚地区——54℃温度下，停放16 小时冷透后，飞行一次，连续做三次。弹射救生试验是检验弹射救生装置的性能和研究弹射救生时人体生理问题的试验，包括地面弹射试验、空中弹射试验、座舱盖抛盖试验等。地面弹射试验可以在火箭滑车和地面弹射试验台上进行，空中弹射试验则在弹射试验飞机上进行。一般用假人或动物弹射，必要时也由真人进行弹射试验。俄罗斯K—50“噱头”武装直升机上先进的弹射救生系统历经七年的研制、试验才获得成功。当直升机无法挽救时，飞行员立即启动旋翼桨叶叶根处的爆炸螺栓，6 片桨叶顿时脱离桨毂飞散，紧接着座舱盖脱开了飞机座舱，飞行员连同座椅一起弹出座舱。美国的许多战斗机上使用了美国道格拉斯飞机公司生产的弹射座椅，从1979 年开始使用到1992 年9 月，已挽救了200多名飞行员的生命。研制弹射座椅的试验中，有一项是地面有速度弹射试验，这种试验一般要在火箭橇滑轨上进行。1993 年6 月，我国在襄北平原建成国内第一条、也是亚洲唯一的火箭橇滑轨，结束了我国22 年来一直借用普通铁路支线做高速地面模拟试验的历史。该火箭橇滑轨是两条类似于直线铁路的平行双轨，由重型钢轨焊接而成，全长3132 米，精度达±0.2 毫米，最大速度可达413 米/秒，与滑橇、测试设备共同构成火箭滑橇试验系统，是研制弹射救生系统必不可少的设备。天线试验是在微波暗室（也叫微波无反射室）里测试天线或飞行器（飞机、导弹、卫星等）的天线方向图、雷达罩性能、雷达目标散射截面及无线电系统的性能。微波暗室用锥形微波吸收材料铺设室内各壁面，吸引人射到壁上的电磁波能量，以便达到在室内某个空间建立一个接近自由空间状态的无反射区（静区），减少测试场地各种障碍物的反射及外界电磁干扰信号对天线的影响，提高测量精度。初练身手详细设计完成之后便可制造第一批试验用的飞机，叫原型机。原型机的数量根据采用新技术多少、费用、进度等多种因素确定，至少3～4 架，多时达一二十架，其中1～2 架用于全机静力和疲劳试验，其余用于试飞。试飞分若干类型。在制造厂里进行的是调整试飞，由工厂自己的试飞员试飞，经过试飞暴露问题，并通过不断修改设计，使其达到设计要求，为鉴定试飞作准备。新型发动机、机载设备，一般先在专门的试验机上进行调整试飞，待其达到一定要求后，再将其和新飞机匹配试飞。工厂的调整试飞结束后，由国家飞行试验中心组织鉴定试飞，以确定其是否达到预定的战术技术指标和使用要求。鉴定试飞合格的飞机再交给使用这种飞机的部队组织使用试飞。目前有的国家正在对原来的试飞程序进行改革，逐步将调整试飞、鉴定试飞和使用试飞的某些内容结合在一起，军方及早介入制造厂商的试飞工作，达到减少重复、缩短周期、节约经费的目的。对民用航空器，为确保使用安全，各国适航当局如美国联邦航空局、英国民用航空局，前苏联民用航空飞行安全国家委员会等，对航空器的设计、
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)生产、使用、维护等各个环节都制定了适航标准。新飞机为取得型号合格证，需要按适航条件的要求组织和完成适航飞行计划。以欧洲空中客车工业公司研制的A340 大型客机为例，为了取得由18 个国家联合组成的欧洲联合适航当局的认可，自第一架A340 于1991 年10 月25 日首次飞行到1992 年12 月取证止，6 架飞机在14 个月时间里飞行700 多架次、累计2300 多小时，进行了各种试验，包括最后用2 架飞机进行了途经35 个城市、累计260 小时的远程航线验证飞行。人丁兴旺舰载机1982 年在英国和阿根廷之间为争夺马尔维纳斯群岛而发生的战争中，英国出动强大的特遣舰队，剥夺了阿根廷海军的海上自由。这时，阿根廷空军和海军航空兵的250 架飞机，包括500 架“超军旗”舰载飞机发挥了重要的作用。“超军旗”作战5 次，2 次大获战果。5 月4 日11 时，马岛海域上空出现了阿“超军旗”式喷气战斗机的身影，阿机飞得出人意料的低——离海平面只有10 米，躲进了英军舰载雷达的盲区。大约10 分钟后，飞机突然急速跃升至150 米，迅速测定了英导弹驱逐舰“谢菲尔德”号，距离38 公里，阿机“超军旗”式喷气战斗机翼下红光一闪，一枚AM—39“飞鱼”导弹饿虎扑羊般的地杀向英舰。刹那间，英舰心脏区内电闪雷鸣，主机舱被击中，燃料舱冒火，舰上厨房里的几个大油桶也相继爆炸，四五小时后，舰长只好命令弃舰。6 天后，英军显赫一时的价值2 亿美元的“谢菲尔德”号葬身南大西洋，咆哮的海水吞没了舰艇也吞没了78 名舰上官兵。5 月25 日，“超军旗”再次使用“飞鱼”导弹，击沉英国大型运兵船“大西洋运输者”号，使十几架直升机随舰沉入海中，再次重创英军。舰载飞机是以航空母舰或其他特殊舰只为降落基地的飞机。飞机问世不久，1910 年11 月14 日，美国海军尤金·伊利上尉驾驶一架寇蒂斯式双翼机从“伯明翰”号轻巡洋舰上起飞成功，两个月后他又成功地在“宾夕法尼亚”号巡洋舰甲板上降落成功，开创了飞机舰的历史，证明飞机也能在海上使用。第一次世界大战中，一些国家的海军装备了飞机，大多用于海上侦察、巡逻，直接消灭敌方海军力量的战果还不多。第二次世界大战中海军航空兵得到极大的发展，在1941 年的塔兰托海战、珍珠港海战，1942 年的珊瑚海海战和中途岛海战中，舰载飞机发挥了十分重要的作用。战后，舰载飞机进一步发展，形成现代海军不可缺少的装备。舰载飞机根据任务的不同，有以打击空中目标为主要任务的舰载战斗机，以打击水面舰只和地面目标为主要任务的舰载攻击机，以搜索、攻击敌方潜艇为主要任务的舰载反潜机，此外还有与上述机种协同作战、执行勤务保障任务的预警机、侦察机、加油机、电子干扰机、运输机、救护机等多种舰载飞机。飞机的优点是速度快、机动性好、攻击力强，但载油、载弹量少，航程短，单机一次攻击能力有限；而航空母舰的优点是续航能力大，能载上百架飞机和上万吨燃料和弹药，缺点是速度慢，机动性不好。舰载飞机与航空母舰相结合，两者可以充分发挥各自的长处，弥补相互的短处，有机地发挥整体作战优势。航空母舰的数量在二战期间猛增，从战争开始时不足20 艘增加到战争结束时的200 多艘，仅美国就有110 多艘。近年来美国航空母舰数量有所下降，但质量上升。目前世界上最大的航空母舰是美国“尼米兹”级核动力航母，满载排水量91400 吨，长332.9 米，宽76.8 米，舰体吃水11.3 米。舰上能搭载90～100 架飞机。美国“罗斯福”号航母上的飞机联队是这样配置的：2 个战斗机中队——20 架F—14A“雄猫”战斗机2 个战斗攻击机中队——20 架F/A—18“大黄蜂”战斗/攻击机2 个重型攻击机中队——20 架A—6E“入侵者”攻击机1 个预警中队——5 架E—2C “鹰眼”预警机1 个电子战中队——5 架EA—6B“徘徊者”电子机1 个空中反潜中队——10 架S— 3A“北欧海盗”反潜机1 个直升机反潜中队——6 架SH—3H“海王”直升机共10 个舰载机中队，86 架飞机。这是90 年代美国舰载机联队的主要样式，可以使航母具有搜索、警戒和打击能力，并可为攻击机和航母本身提供战斗掩护。前苏联装备航母较晚，60 年代只有“莫斯科”级直升机母舰；70 年代出现“基辅”级中型航母，包括“基辅”“巴库”“明斯克”等4 艘；80 年代才有了第一艘“库兹涅佐夫海军上将”号重型航母，配备苏—27 等舰载飞机，部署在地中海。截至1992 年，装备航母的国家除美国（16 艘）、独联体国家（7 艘）外，还有法国（4）、英国（3）、意大利（2）、西班牙（1）、巴西（1）、阿根廷（1）、印度（2），总共37 艘。由于在航空母舰上使用，舰载飞机有一些不同于岸基飞机的特点，如起飞时借助弹射器只需滑跑几十米就能飞离甲板；着陆时与放下起落架一起放下着陆钩，钩住横置于甲板上的拦阻索，缩短滑跑距离；飞机的着陆速度低，低速操纵性较好，以适应舰上降落的需要；停放时机翼可以折叠，以少占甲板上的空间；在海面环境下使用，机体、发动机和机载设备的耐盐雾、耐腐蚀性能好。运输机“兵马未动，粮草先行”，这是古今中外的作战原则之一。现代战争中，为了人员和装备的快速机动，被称为“空中力士”的军用运输机不可或缺。军用运输机是用于空运兵员、武器装备，并能空投伞兵和大型军事装备的飞机。二次大战中各国开始大量使用运输机。当时的军用运输机多由民用机改型而成，如美国道格拉斯公司1936 年试飞的DC—3，战时在陆军航空兵服役，代号为C—47。道格拉斯公司在10 年期间，生产了10600 架，荷兰、日本和前苏联还仿制了一大批，是当时最成功的运输机。60 年后的今天，世界各地还有1000 多架DC—3 在使用中。“柏林空运”是航空史上军用运输发挥重要作用的一个例子。二次大战结束后，东西方进入“冷战”状态。1948 年6 月24 日，前苏联封锁了柏林与西德之间的全部水陆交通。6 月26 日，美英组织向西柏林空运物资，包括日常生活必需的食品和煤。空中封锁到1949 年5 月解除，而“柏林空运”直到1949 年9 月30 日美国飞完最后一架次才结束，号称航空史上规模最大的军事空运行动。15 个月空运期间使用的主要飞机有：C—47，C 一54，“哈利法克斯”等，总共出动277569 架次，共运送230 万吨物资。1949 年4 月16 日是空运最繁忙的一天，共出动1398 架次，运送12940 吨物资。作为运输机的共同特点是：货舱容积尽量大，以便承载货物；货舱地板
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)上有滚棒系统，顶部有吊车等设备，便于装御货物；舱门开口大，有的机头、两侧、尾部都有舱门，装御货物快捷简便；多采用上单翼布局；采用多轮式起落架和低压轮胎，能在简易机场使用。军用运输机分为战略和战术运输机两类。战略运输机的任务是远距离运输大量兵员和重型武器装备，特点是尺寸大、航程远、载重能力强。美国的C—5 运输机装4 台涡轮风扇发动机，最大飞行速度890～910 公里/小时，最大有效载荷120 吨，最大载荷航程5500 公里，可运载48 吨主战坦克两辆，或载重汽车16 辆，或搭载全副武装的士兵350 人。前苏联的安—124 载重量150 吨，最大载重航程4500 公里，军民两用。80 年代末，前苏联还在安—124的基础上研制成世界上最大的安—225 运输机，装6 台涡轮风扇发动机，最大起飞重量600 吨，最大有效载荷250 吨。战术运输机的主要任务是在前线地区从事中距离的军事调动、后勤补给、空降伞兵、空投军用物资和疏散伤病员等。特点是载重小，有短距起落能力，能在小型机场或简易场地起落。这类飞机最著名的是美国洛克希德公司 C—130“大力士”。自1956 年12 月正式服役以来，已交付2000 多架，目前仍在继续生产。运八是我国生产的最大的多用途中型运输机，与C—130 同属一个级别，自投产以来共交付50 多架，其中出口10 余架。在运八的基础上，陕西飞机制造公司先后研制出多种不同型别，如海上巡逻机、直升机载机、出口机、运羊机、无人机母机、航测机、全气密舱飞机、邮政机等，可用于执行多种任务。在现代战争史上体现军事空运巨大作用的莫过于1991 年的海湾战争。在这次战争中，美国动用包括C—5，C—141 和C—130 在内的300 架军用运输机，还有自1952 年组建民航后备队以来首次租用数十家民航公司的181 架客机，截至1991 年5 月2 日，完成空运12700 架次，把44 万人和44 万吨货物空运到前线。“柏林空运”15 个月空运总周转量11.22 亿吨公里，而海湾战争仅在布防的头两个月，空运飞机累计飞行14.5 万小时，完成空运周转量20 亿吨公里，接近“柏林空运”的两倍。教练机教练机是专门为培养飞行员而研制或改装的。训练其他空勤人员一般不用专用教练机，而在相应的轰炸机、运输机上进行。根据训练体制，教练机通常分为初级、中级和高级三种，有时也称为筛选和初级教练机、基本训练教练机和高级训练教练机。初级教练机用于训练学员掌握初级飞行技术，检验是学员适应飞行的能力，其构造简单，起飞着陆速度小，易于操纵，安全经济。中、高级教练机用于训练学员掌握喷气飞机飞行技术，进行高级特技飞行、仪表飞行和基本战术飞行的飞行训练。这种教练机多为高亚音速飞机，具有完善的仪表航行设备和武器系统，能在复杂气象条件下进行战斗训练和武器使用训练，飞机上还有较多的武器挂点，可以兼作攻击机。各国使用较多的中、高级教练机有美国的T—37，T—38，T—45；捷克的L—29，L—39；德法合作研制的“阿尔发喷气”；意大利的MB326， MB339；巴西的EMB312“巨嘴鸟”；英国的“鹰”等。我国空军飞行员训练采用三级体制，即在飞行学院用初教—6 教练机和歼教—5 教练机完成筛选和基础训练，然后在训练基地用“歼教—6”完成高级训练。中国航空技术进出口总公司、南昌飞行制造公司和巴基斯坦联合研制的K—8 喷气基础教练机采用国内外先进技术和装备，装美国加雷特公司涡扇发动机和马丁·贝克公司零高度、零速度弹射座椅，在训练效能、使用安全性、飞行性能和可支援性等方面都比原有的基础教练机大大改进。1992 年以来，多次到新加坡亚洲航展参加飞行表演和促销活动，受到不少国家的关注。为适应教练需要，所有教练机的座舱都安装两个座椅和两套联动的飞机、发动机操纵机构，分别供学员和教员使用。座椅排列方式有前后串列、左右并排和前后交错三种。教练机今后发展的趋势是：在保证良好训练效果的前提下，进一步提高经济效益，少投入多产出；减少训练全过程使用的机种，向初、中级教练机或中、高级教练兼用发展；为降低油耗，涡轮螺桨式教练机逐步取代涡轮喷气教练机；继续发展多用途教练机，兼作攻击机用。侦察机近代历史上，凡是重大国际事件几乎都有被称为“空中间谍”的侦察机活动的身影。例如，60 年代东西方“冷战”高潮中，美国从1956 年7 月开始派U—2 侦察机去前苏联进行间谍活动。1960 年5 月1 日，美国飞行员加里·鲍尔斯驾驶一架U—2 机从巴基斯坦白沙瓦机场起飞，穿越前苏联国境进行侦察飞行，在斯维尔德洛夫斯克上空被防空导弹击落，飞行员鲍尔斯跳伞后被活捉。事发后，5 月5 日，前苏联当时的政府首脑赫鲁晓夫在最高苏维埃会议上向代表宣布，一架入侵领空的美国飞机被击落，但他故意不提飞行员被活捉的事。美国政府得知U—2 被击落后，就宣布一架气象观察机在驾驶员报告供氧设备发生故障后，在土耳其上空失踪。还说，驾驶员可能越过苏联边境。接着，赫鲁晓夫又当众宣布“爆炸性新闻”。他说，美国U—2 飞机的飞行员已被俘，而且供认是奉命按既定航线在苏联领空进行间谍飞行的。美国政府在人证、物证俱在的情况下，被迫承认撒谎，大出洋相。侦察机是专门用于从空中获取情况的飞机。本世纪初飞机问世不久的军事领域的第一个应用便是驾驶飞机从空中目视对方的兵力部署和运动情况，由此得到“空中间谍”的绰号。后来，随着技术的发展，在侦察机上装备了航摄仪、图像雷达、红外线和电子侦察等设备。飞机本身的性能也不断改进，使侦察能力日臻完善，成为现代战争中的主要侦察手段之一。侦察机不光为“热战”服务，在“冷战”时期也有用武之地。按执行任务的不同，侦察机可分为战略和战术两类。前者的特点是航程远，具有高空高速飞行能力，装有性能完善的侦察设备，能深入敌后方地域对重要目标实施战略侦察；后者多由战斗机改装而成，加装侦察设备，用以获取战役战术情报。现代著名的侦察机中，例如前面提到的U—2，实用升限20000 米，巡航速度750～800 公里/小时，续航时间长达 8 小时左右，主要用于在前苏联及华约集团国家上空搜集情报。1960 年5 月U—2 被击落后，停止在前苏联上空使用，一部分改成WU—2 气象侦察机，一部分给台湾用于对我国大陆进行高空间谍活动。从1962 年9 月到1967 年9 月，先后有5 架U—2 被我地空导弹部队击落。U—2 失利后，美国又研制了三倍音速的SR—71 高空高速侦察机。该机采用无尾带边条三角翼、翼身融合体、双垂尾、机翼发动机短舱布局，机体重量的93％是钛合金，还采用了很多隐身技术，使雷达波向不同方向散射，
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)减少辐射源或减弱向雷达方向的回波，机体表面采用新型材料以减弱对雷达波的反射。SR—71 实用升限25000 米左右，侦察设备包括可垂直和倾斜拍照的航空照相机、高分辨率的图像雷达、侧视雷达和红外设备等。照相设备1小时的拍摄范围可达15 万平方公里。无人机无人驾驶飞行是由遥探设备或机上自备程序控制装置操纵的不载人飞行器，简称无人机。无人机多数是专门设计的，也有用人驾驶飞机或导弹改装的。与有人机相比，无人机有一系列优点：经济性好。无人机结构简单、体积小、重轻。与有人驾驶飞机和人造卫星相比，其生产成本和使用成本要低得多，使用无人机可使装备购置费大幅度下降。生存力强。小型无人机采用大量非金属材料制造，机体外形尺寸小，发动机功率小，因此，红外特征不明显，雷达截面积小，不易被敌方发现，有较强的突防能力。机动性好、使用方便。无人机很适合于分散部署的部队使用。其反应迅速、灵活性好、实时性强。能长时间提供完整的电子信息。无人机能长时间持续地进行电子侦察，截获和收集目标区完整的电子信息，进行大面积可见光照像侦察、微光（红外）摄影侦察或电视摄像侦察，承担空中预警、通信中继、边境与海岸巡逻和电子干扰、摧毁效果评估等任务。无人机的起飞方式可分为地面起飞和母机空中投放两大类。地面起飞有常规滑跑起飞、利用起飞车滑行起飞或装在发射架上用助推火箭发射升空。无人机的回收方式有：自动进场着陆、降落伞回收、拦阻网回收和空中回收等。无人机的主要用途为：作为防空武器的靶标，模拟飞机、导弹的飞行性能，用于鉴定航空兵器的性能，供训练用；进行空中侦察；作电子对抗机，用以干扰对方的电子设备，减少自己作战飞机的损失；作新技术研究机；在严重污染空域进行空中大气采样和观测研究；模拟空战时操作训练等。用无人驾驶飞机进行空中格斗和战术轰炸等任务也在讨论之中。预计到下个世纪初，无人机尚不能取代有人机，但将与有人机相辅相成，形成一支互为依存的强大的战斗力量。未来的战争是否会演变成无人战争，现在对这个问题下个结论还为时过早，但是广泛使用智能化武器是一个无可争议的趋势。除了用于军事目的外，无人机也广泛用于民用领域，如大气测量、气象观测、地球资源观测、森林防火、人工降雨、新技术验证等。60 年代以来国外使用较多的无人机有澳大利亚研制的“金迪维克”、美国的“火蜂”和以色列的“猛犬”等。“火蜂” Ⅰ是亚音速无人机，用于鉴定各种空对空和空对地武器系统，训练战斗机飞行员和防空部队，以及进行空中监视、照相侦察、电子战、飞行试验等。截至1983 年1 月，“火蜂”Ⅰ各型共生产6348 架，是世界上生产数量最多的无人机，除供美军使用外，还出口到北约成员国和其他国家。以色列“猛犬”无人机1982 年6 月在空袭贝卡谷地的叙利亚导弹阵地时表现突出，1984 年被美国海军选用。根据海湾战争的经验，美国已将无人机的发展目标和研制步骤进行了调整，并将无人机列入了美国国防部总计划，以提高美军的精确攻击能力。目前正在研制的有近距、短程、中程和长航时四种类型的无人机，满足各军种的不同要求。我国无人机研制已达到很高的水平，南京航空航天大学研制的“长空一号”无人机系列，包括低空靶机、高空机动靶机、核试验取样机、中高空靶机和超低空靶机，在空海军基地、核试验基地、南疆海空完成了多次核试验取样和数十次防空武器的打靶试验。电子对抗机电子对抗飞机是专门用于对敌方雷达、电子制导系统和无线电通信设备等实施电子侦察、电子干扰或攻击的飞机的总称，包括电子侦察机、电子干扰机、反雷达飞机等。这些飞机的任务都是使用电子措施使对方指挥、控制系统陷于瘫痪，因此被称为“空中捣蛋专家”。电子对抗飞机通常用轰炸机、战斗轰炸机、攻击机、运输机、无人机或直升机改装而成。在1991 年海湾战争中，以美国为首的多国部队凭借科技优势，动用了至少100 架电子战飞机，对敌方雷达进行“软杀伤”（对伊拉克通信和雷达探测能力进行大功率压制性电子干扰，使伊拉克失去预警、指挥、导引能力）。接着用F—4G 等防御压制飞机对敌方防空雷达和导弹阵地发射反雷达导弹，进行“硬杀伤”，保证随后进行的空袭顺利进行，使多国部队以较小的损失完成轰炸任务。战争经验表明，电子对抗飞机是整个作战系统中的一个重要组成部分，在作战的整个过程特别是最初阶段有其特殊的作用。电子侦察飞机通过对电磁信号的侦收、识别、定位、分析和记录，以取得有关的情况。它与地面电子侦察站、电子侦察船相比，具有侦察距离远、机动性大等优点。50～60 年代，美国的P—2V 电子侦察飞机经常窜扰中国大陆上空，也曾多次被击落。电子干扰飞机，主要用以对敌方防空体系内的对空情报雷达、地空导弹制导雷达、炮瞄雷达和无线电通信设备等实施电子干扰，掩护航空兵突防。近年比较有代表性的电子干扰飞机是美国海军的EA—6B 和美国空军的EF—111A 等。EA—6B 有10 部干扰机分装在5 个吊舱里，挂在机身和两翼下。整个系统的辐射功率接近兆瓦级，是世界上功率最大的机载电子干扰系统。为实施超音速飞行，EF—111A 的10 部干扰机全部装在炸弹舱里，而没有采用吊舱，可以实施离目标160 公里的远距离支援干扰，离目标48 公里的近距支援干扰和随机编队/护航干扰。反雷达飞机在美国称为“野鼬鼠”飞机，专门用于攻击对方防空系统的制导雷达和炮瞄雷达，也可以攻击对空情报雷达和其它大型地面电子设备，机上装有告警引导接收系统、反辐射导弹和其他精密制导武器。其基本工作程序是：接收系统收到信号后，识别出辐射源的类型，测出其位置，发射反辐射导弹或用其他武器进行攻击。在美国，先后充当“野鼬鼠”的飞机有；F—4G、F—105G，正在研究用F—15 和F—16 完成“野鼬鼠”任务。预警机预警机是装有远程预警雷达、能用于监视和警报敌方飞机或导弹活动的飞机。新型预警机除监视、警报功能外，还把地面指挥所的职能也搬上飞机，形成“空中预警和指挥系统”，也被称作“蓝天指挥官”。预警机多由大型运输机改装而成。预警机的原理是将地面雷达搬到空中，一来克服了地面雷达对敌机利用雷达盲区低空入侵束手无策的局面，二来也避免地面雷达在交战开始成为对方攻击的首要目标。
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)达天线。除预警雷达外，预警机上还装有大量其他设备，如通信导航装置、敌我识别设备、数据处理和显示装置、机载计算机，机上还载有几十名工作人员。执行任务时，预警机按规定航线长时间巡罗飞行，机载雷达同时工作，雷达操作员通过显示屏监视警戒空域内的敌情，发现情况后，立即向指挥员报告，并将各种数据（如飞机的架数、类别、航向、方位、距离、高度等）转发到地面站和防空指挥部。机上计算机不断对数据进行处理，以便对己方飞机进行指挥和引导。当一架预警机值勤飞行即将结束时，另一架预警机准时到达指定地点“接班”保证24 小时总有预警机在预定空域内巡逻。1991 年海湾战争是一次以空袭为主要作战方式的战争，多国部队共出动飞机11 万多架次，平均每天2600 多架次，最多的一天达3500 架次。对如此大密度的飞行活动，多国部队靠34 架预警机，组织得十分严密，指挥得心应手，基本上没有发生差错，在为数不多的空战中，多国部队击落伊拉克44架飞机，而自己没有一架被对方击落，这其中预警机功不可没。例如1991年1 月18 日深夜，多国部队4 架F—15C 护航一批攻击机队，通过巴格达东南方一个机场上空时，预警机向F—15C 机长通报，有一架可疑的飞机正尾随着他的机队。接着又通报可疑飞机是伊拉克的“幻影”F—1 战斗机，已爬升到20400 米，机头向西。F—15C 根据情报找到目标，在距“幻影”机19 公里距离上用火控雷达锁住目标，接着发射“麻雀”中距空对空导弹，击中目标。目前使用最多的预警机有美国的E—3“望楼”、E—2“鹰眼”和前苏联的伊尔—76 改型。E—3 由波音公司波音707—320B 改装而成，装S 波段APY—1/2 脉冲多普勒雷达，天线罩直线9.14 米，以6 转每分钟的速率旋转，在方位方向作360 度机械扫描。E—3 巡航高度9100 米，能监视360 度方位、0～3 万米空域，对中高空目标和低空目标的探测距离分别为500～550 公里和300～400公里，留空时间8 小时，能同时显示600 个目标，指挥100 架飞机作战。1982 年叙以贝卡谷地空战中，以色列空军取得79∶1 的战果，主要是依靠E—2 这个“蓝天指挥官”。1982 年6 月9 日那天，开战之前，以军首先在地中海的安全空域9000 米高空部署两架E—2C，居高临下，监视着叙军导弹发射和空军基地。只要叙军飞机一起飞，就被E—2C 雷达发现，依靠其电子设备及时把叙机机型、航速、航向、高度等航行数据连续不断地传送给以军战斗机。E—2C 预警机中三部由操纵员控制的显示台的荧光屏上，显示着100 多架参战飞机的飞行航迹数据，把双方飞机清清楚楚地区别开来，向以军及时提供“判定威胁”和15 个最佳截击建议方案，确定攻击来袭目标的先后顺序，使以色列飞机眼明手快，迅速占据有利位置，采取适当机动，从而能大量击落叙利亚飞机。而叙利亚飞机由于没有先进的预警机指挥，犹如瞎子同别人打架，只能处于被动挨打的地位。以叙空战79∶1 的悬殊结果就是这样来的。加油机1986 年4 月15 日傍晚，美国空军18 架F—111E 型战斗轰炸机和3 架EF—111 电子干扰机，从英国空军基地起飞，经北大西洋，进直布罗陀海峡，穿越地中海上空，飞行10240 公里到达利比亚，待完成轰炸任务后，它们又原路折回英国基地，从而创了一次往返飞行16000 多公里的奇迹。这样远的路程，航程有限的战斗轰炸机怎样补充燃料呢？原来，一路上美国空军另有30 架大型空中加油机为F—1111 机队保驾护航、供应油料，经过6 次空中加油才顺利地完成了这次长途奔袭任务。加油机是在飞行中给其他飞机和直升机补充燃料的飞机，多由大型运输机改装而成。也有少数战斗机加装加油设备后，能为同型战斗机空中加油，称为“伙伴加油机”。20 年代美国率先探讨空中加油技术，当时空中加油由人工操纵。直到二次大战后，加油机才在一些大国逐步普及。利用加油机可以加大飞机的航程或延长续航时间，被称为“军力倍增器”或“空中军需官”。空中加油主要有软管式和硬管式两种。软管式，也叫插头锥套式，这种加油机上有一根长20～30 米的软管，一头连接贮油箱，另一头是锥套，通过铰盘可以收放。受油机机头或机翼前缘装受油管。受油机飞到加油机后下方适当位置，将受油管伸进锥套，固定妥当后即可加油。加油结束后，受油机放慢飞行速度，与加油机脱离。硬管式，也称伸缩杆式，加油机尾部有一根形似拉杆天线的半刚性加油杆，末端有V 形舵面，用来控制加油杆的位置。当受油机飞到加油机后下方适当位置时，坐在加油机尾部透明舱内的操作员可以控制加油杆的伸缩和舵面的偏转，调整加油杆的位置，当加油杆末端与受油机的受油口对接、自动锁定后开始加油。目前，数量最多的加油机是美国50 年代用波音707 改装的KC—135，共生产了732 架，迄今大约有600 架仍在服役。另一种技术较新的加油机是用DC—10 运输机改装的KC—10，1981 年3 月服役，美国空军装备了60 架，是目前世界上最大的空中加油机，最大载油量20.7 万升，供油量13.2 万升，加油速度5680 升/分钟，既可用伸缩杆式，也可用插头锥套式加油。1982 年英国、阿根廷之间爆发的马岛战争是空中加油机对战争胜负发挥重要作用的另一个例证。当时，英国出动两个中队的“胜利者”加油机，还临时把8 架“火神”轰炸机和数架C—130 运输机改成加油机，保障“火神”轰炸机从距战区6000 公里的阿松森岛出发执行任务和保障“鹞”式飞机从英国本土向阿松森岛转场。战争期间，英国总共进行了600 次空中加油。经加油后，“鹞”式飞机的续航时间达9 小时，“火神”和“猎迷”飞机为17～19 小时，C—130 运输机达28 小时。没有空中加油机，英国飞机根本不可能到远离本土这么远的地方作战。在交战对方，阿根廷的加油机也很有作为。5月4 日，阿根廷用“超军旗”舰载飞机发射“飞鱼”导弹，击沉英国导弹驱逐舰时，靠的是由另外两架“超军旗”飞机进行“伙伴”加油实现的。空中加油是一个十分壮观的场面，遗憾的是，大多数人无缘欣赏。美国一位随军记者曾这样写道：“巨大的加油机就像是一头健壮的母牛，战斗机犹如一待哺的小牛依偎在母牛的肚皮底下，吸吮母牛的‘乳汁’。”他的描写未必科学，但十分形象。不过这头“母牛”只是一个巨大的飞行油箱，它的防御能力十分差，这是空中加油机十分致命的缺陷。垂直起落机垂直/短距起落飞机是能垂直起飞降落和能在很短距离内起飞降落的固定翼飞机的总称。它可以减少或基本摆脱飞机对跑道的依赖，便于出击、疏散隐蔽和转移，提高地面生存能力、机动作战能力和快速反应能力。其非常规机动特性有助于提高空战和对地攻击能力。这种飞机的主要弱点是航程
作者: dymodel& & 时间:
标题: Re:飞天之翼(世界科技全景百卷书)短、载弹量小以及由于分散使用而带来的后勤补给方面的新问题等。人们很早就在探索垂直/短距起落飞机的可能性，但直到二次大战后为避免出现核大战对机场破坏，造成常规飞机无法出动的局面，研制工作才进入高潮。不少国家开发出早期的研究机。1957 年英国率先开始研制实用的垂直/短距起落战斗机，历时12 年，“鹞”式飞机开始装备英国空军，成为世界上第一种实用的这类飞机。美国麦道公司在引进“鹞”式的基础上，研制出性能大大改进的AV—8B“鹞” Ⅱ型飞机，80 年代中期交付使用。为了实现垂直/短距起落飞机，人们曾考虑过很多技术方案，主要有：1.改变发动机推力方向，起飞着陆时向下喷气，产生升力，平飞时向后喷气，产生推力；2.改变飞机状态，起飞着陆时处于垂直状态，平飞时转为水平姿态；3.发动机装在机翼上，与机翼一起偏转方向；4.同时采用升力发动机和推力发动机两种动力。“鹞”式飞机采用喷管可以转向的涡轮风扇发动机，有两对带叶栅的旋转喷口，前后排列，分布在机身两侧，分别喷出风扇气流和燃气流，每个喷口均可由向后喷出位置转为向前下方喷出位置，从而提供飞机垂直起落、过渡飞行和平飞所需的推力和升力。机翼翼尖、机尾和机头还有喷气反作用喷嘴，用于控制飞机的姿态和改善失速特性。前苏联的雅克—38 采用升力发动机和喷口转向发动机的组合布局，70 年代后期开始服役。1982 年英阿马岛之战至今令人记忆犹新。那场战争中，英军出动数十架“鹞”式飞机，参加了与阿根廷空军展开的大规模空战。结果阿军损失的飞机中有31 架是被“鹞”式机击落的，而“鹞”式机却无一架被阿军击落、击伤。在此一年后的一次偶发事故，使“鹞’式机身价倍增。 1983 年6 月，一架“鹞”式机从英国航母上起飞进行海上训练，飞行一段后，飞机无线电及导航设备突然失灵，眼看燃料就要耗尽，可飞机却找不到航母。情急之中，飞行员忽然发现海面上有一艘西班牙货船，就打手势请求降落，结果飞机成功地降落在货船甲板上。这次成功地在甲板上降落，使“鹞”式机成为许多国家军方关注的对象，一些国家纷纷向英国订货，美国军方也看上这种飞机。V—22“鱼鹰”，是美国贝尔和波音公司联合研制的倾转旋翼飞机，原型机于1989 年3 月首次试飞，有望发展成为第一种实用的兼有常规运输机平飞速度和垂直起落能力的飞机。这种飞机的用途包括运输、空击、搜索救援和反潜。反潜机反潜机是载有搜索攻击潜艇的设备、武器的军用机或其他航空器，如直升机、飞艇、地效飞行器等，有“捉鳖高手”的美称。二次大战后，反潜机在粉碎法西斯德国利用潜艇破坏盟军海上补给线的作战中发挥了巨大的作用。在大西洋海上交通线的争夺战中，盟军使用反潜机击沉德国海军潜艇300多艘，占德车潜艇损失总数的40％，迫使德国于1943 年下半年放弃采用大群机动潜艇（“狼群”）作战的战术，并将潜艇兵力撤出北大西洋。现代反潜机装有航空综合电子系统，其中有各种探测器和导航、通信及武器控制系统。探测器包括声学和非声学两类。前者如声纳浮标定位系统，它能把水中潜艇发出的噪声变成无线电信号自动送回飞机，从而确定潜艇的位置；后者包括反潜搜索雷达、磁异探测器、前视红外探测器及电子干扰设备等。反潜机的武器包括鱼雷、普通炸弹、深水炸弹、水雷和火箭等，武器控制系统可以自动工作，也可以人工操纵。固定翼反潜飞机包括岸基、舰载和水上飞机三类。岸基反潜机的代表作是美国洛克希德公司的P—3“奥利安”，该机是在“伊列克特拉”民航机基础上发展的。1958 年8 月原型机首次试飞，生产型于1962 年8 月开始交付，截至1990 年，已向美国海军和10 多个外国用户交付了600 多架。目前仍在不断改进中，改进的重点是机载反潜探测设备——以计算机为中心的机载反潜武器系统。其他岸基反潜机有前苏联的伊尔—38.图—95F，英国的“猎迷”，德法合作的“大西洋”等。舰载反潜机的主要任务是随航空母舰执行机动反潜任务，包括对潜艇实行搜索、监视、定位和攻击。现役中的舰载反潜机的典型是美国S—3“北欧海盗”双发涡扇式全天候高亚音速飞机，1972 年1 月首次试飞，特点是航程远、续航力强，作战半径达4300 公里，可带60 枚各型声纳浮标，装有高度自动化的反潜信息系统。水上反潜飞机在水上起降，其他与岸基反潜飞机相同，主要代表有前苏联的别—12、日本的PS—1 等。直升机直升机是靠发动机驱动旋翼旋转产生升力、并通过特殊的传动机构和操纵系统改变升力的大小和方向从而实现各种飞行的飞行器。直升机能垂直起降、定点悬停、定点回转、前飞、后飞和侧飞，具有广泛的军事和民间应用价值。最早的直升机雏形是中国古代发明的玩具竹晴蜒，它用竹或木削成细长扭曲形薄片，在中间装一个主轴，用双手急搓便会飞快旋转而上升。18 世纪传入了欧美。世界上正式研制直升机是在第一架飞机成功上天、有了较轻的发动机之后才开始的。1907 年11 月13 日，法国人保罗·科尔尼研制的载人动力直升机第一次离地，高度0.3 米，时间20 秒。1923 年，西班牙人J·谢尔瓦在旋翼机上引入铰接式旋翼，为直升机的发展开辟了道路。1936 年，德国人H·福克成功地试飞了第一架被公认的载人直升机Fw61 双旋翼横列式直升机。1942年，俄裔美国人西科尔斯基在VS—300 的基础上成批生产R—4 单旋翼尾桨直升机。1946 年，美国人L·贝尔制造的贝尔47 获得美国首次颁发的直升机适航证，从此直升机进入实用阶段。直升机由类似固定翼飞机的机身、动力装置、起落架和不同于固定翼飞机的旋翼系统、操纵系统等部分组成。按照旋翼数量的多少和布局形成，直升机可以分为：单旋翼带尾桨式直升机，这是最为流行的一种，利用尾桨平衡反作用力矩；双旋翼共轴式直升机，两副旋翼沿同一个旋翼轴上下排列，反向旋转，其反作用力矩相互抵消；双旋翼纵列式直升机，两副旋翼沿机身前后排列，反向旋转，其反作用力}