航空、航天科學技術

航空、航天科學技術

航空航天科學技術是指兼有航空和航天特點的工程技術學。航空是指一切與天空有關的人類活動,譬如飛行,這些活動亦包括與天空有關的組織,如飛機製造、發展和設計等。航天又稱空間飛行或宇宙航行。“航天”系泛指太空飛行器在太空在地球大氣層以外(包括太陽系內)的航行活動,航天,粗分為載人航天和不載人航天兩大類。

(圖)航空、航天科學技術航空航天科學技術

航空航天科學技術是指兼有航空航天特點的工程技術學。航空是指一切與天空有關的人類活動,譬如飛行,這些活動亦包括與天空有關的組織,如飛機製造、發展和設計等。航天又稱空間飛行或宇宙航行。“航天”系泛指太空飛行器在太空在地球大氣層以外(包括太陽系內)的航行活動,航天,粗分為載人航天和不載人航天兩大類。

歷史

航空、航天科學技術萊特兄弟駕駛著他們的飛行器飛行
人類的航空航天的歷史,可以追溯到很久以前,甚至連古人用的石頭和矛、到古希臘阿爾希塔斯所製造的機械鴿、遠至澳大利亞的飛去來器、中國的孔明燈和風箏都有關係。至於真正的飛,早在古希臘神話中的伊卡洛斯是一個能夠飛的人、中國的元黃頭、歐洲的降落傘和一名穆斯林阿巴斯•卡希姆•伊本•弗納斯的滑翔飛行,都是人類想飛的表現。到了15世紀,達•芬奇的僕人曾用模仿鳥的翅膀製成撲翼機做飛行試驗,但不但飛不起來,還摔斷了一條腿。

近代航空史的開端是在1783年11月21日,孟格菲兄弟所設計的熱氣球進行了第一次載人飛行實驗。但當時的熱氣球的實用性很低,因為它只能夠順風飛行,受到風向的限制,於是便需要一款能夠操控的飛艇。讓-皮埃爾•布蘭查德在1784年將一個手動螺鏇槳安裝到了氣球上,在1785年成功利用氣球橫渡英吉利海峽。後來更發展出不同類型的飛艇,如1852年的亨利•吉法爾製造了首架由動力驅動的飛艇,1896年大衛•舒瓦茲所設計的飛艇以及1901年阿爾貝特.桑托斯.杜蒙特駕駛飛艇完成環繞艾菲爾鐵塔一周。

縱使當時有眾多飛行器能夠飛行,但普遍認為1903年12月7日萊特兄弟所製造並成功飛行的飛行器是現代飛機的先驅者,不過他們的飛行器仍有許多問題留下來。飛機經過11年的改良之後,第一次世界大戰爆發,使飛機的用途改變了,主要負責偵察、轟炸甚至進行地面攻擊。

航空、航天科學技術航空
飛機變得更大更可靠,有些更用來商業載客。至於飛艇方面,大型的硬式飛艇成為了當時高載客量及載貨量的空中交通工具,它能夠載乘客及貨物進行長途飛行,其中最著名的便是德國的齊柏林公司。齊柏林公司最成功的飛艇是齊柏林伯爵號。它總共飛行超過一百萬英里,包括1929年8月的環球飛行。不過,齊柏林公司的“黃金時代”在1937年6月6日終結,飛艇被航程只有數百英里的飛機所取代,這是基於興登堡號的墜毀,造成36人死亡。縱使飛艇仍有顧客光顧,但屬於它的時代已經終結了。

1920至30年代是航空史上的一大進步,例如1927年查爾斯•林德伯格成功橫渡大西洋。而當時最成功的飛機便是道格拉斯公司的DC-3,它的高載客量令航空公司有利可圖,為航空史寫下新一頁。而在第二次世界大戰期間,不少城市都興建了機場。戰爭令航空科技進步,而世界上首枚火箭和噴射機也是在戰爭時期開發的。

戰後,航空界出現了巨大轉變,不少飛機用作商業或私人用途,大量退役戰機機師和軍機投入民航服務,這情況在美洲最為明顯。飛機製造商如塞斯納等都擴大其生產規模,生產更多中小型飛機。在50年代,德•哈維蘭公司所製造的彗星飛機成為了首架民航噴射機,而波音707則成為首款被廣泛使用的民航噴射機,而螺鏇槳飛機的角色能轉為服務一些低客量的航線。

航空、航天科學技術尤里•加加林
1961年4月12日,尤里•加加林成為首個能夠飛上太空的人,而在1969年7月21日,尼爾•阿姆斯特朗則成為首個登入月球的人。而在60年代開始,人們發現用複合材料製造的飛機比傳統的更寧靜、更具燃油效益和更適合,但更富進步性的是飛機儀器及飛控技術的改良,出現了GPS電晶體、通信衛星、電腦和LED顯示器,這些科技使駕駛艙里的儀器得以減少,節省空間,對較小型的飛機有極大幫助,飛行員除了能夠準確地駕駛飛機,還能夠準確地觀察地形和飛機周圍的環境。在1969年首款大量投入服務的超音速和諧式客機首航,它的飛行速度高達2馬赫,比一般民航機快一倍,成為當時最快的空中交通具之一。

2004年6月21日,太空船1號成為首架能飛上太空的私人飛機,為航空業界開拓一個新的市場。同時,飛機燃料亦可由其它新能源取代,如電、乙醇、甚至太陽能,這些新燃料將會被廣泛採用在小型飛機。

中國航空航天

(圖)神州五號神州五號

神州五號

1999年11月20日~21日,中國載人航天工程第一艘“神舟”無人試驗飛船飛行試驗獲得了圓滿成功。2001年初至2002年底又相繼研製並發射成功了神舟2~4號無人試驗飛船,獲得了寶貴的試驗數據,為實施載人航天打下了堅實的基礎。神舟-5飛船是在無人飛船基礎上研製的中國第1艘載人飛船,乘有1名航天員,在軌運行1天。整個飛行期間為航天員提供必要的生活和工作條件,同時將航天員的生理數據、電視圖像傳送地面,並確保航天員安全返回。

飛船由軌道艙、返回艙、推進艙和附加段組成,總長8860mm,總重7840kg。飛船的手動控制功能和環境控制與生命保障分系統為航天員的安全提供了保障。

飛船由長征-2f運載火箭發射到近地點200km、遠地點350km、傾角42.4°初始軌道,實施變軌後,進入343km的圓軌道。飛船環繞地球14圈後在預定地區著陸。

神舟-5飛船載人航天飛行實現了中華民族千年飛天的願望,是中華民族智慧和精神的高度凝聚,是中國航天事業在新世紀的一座新的里程碑

神州六號

神舟六號載人飛船是中國神舟飛船系列之一。“神舟六號”與“神舟五號”在外形上沒有差別,仍為推進艙、返回艙、軌道艙的三艙結構,重量基本保持在8噸左右,用長征二號F型運載火箭進行發射。它是中國第二艘搭載太空人的飛船,也是中國第一艘執行“多人多天”任務的載人飛船。

神州七號

中國政協委員、載人航天火箭系統顧問組組長、“神舟”五號火箭總指揮黃春平表示,“神舟”七號發射時間將推遲半年左右,原定2007年的發射計畫將拖後到2008年。與“神舟五號”、“神舟六號”不同,“神舟”七號火箭在研製上的關鍵點是太空衣和氣閘艙。因為“神舟”七號將實現太空行走,航天員能否從艙內氣壓驟然適應真空環境,氣閘艙和太空衣扮演了重要角色。神舟七號於2008年9月25日21點10分04秒988毫秒發射升空。飛船於2008年9月28日17點37分成功著陸於中國內蒙古四子王旗主著陸場。神舟七號飛船總計飛行2天20小時27分鐘。

(圖)航空、航天科學技術航空航天科學技術

王兆耀2008年9月24日下午14時30分在酒泉衛星發射中心的“神舟七號”載人航天飛行任務總指揮部新聞發布會上,受“神舟七號”載人航天飛行總指揮部的委託宣布:9月25日21時07分至22時27分直接發射,進行載人航天飛行。屆時中國航天員將首次出艙進行太空行走。當前,氣閘艙等核心技術難關已被攻克,整船已進入綜合測試階段,用於發射神舟七號飛船的長征二號F火箭預計在2007年12月底前完成全箭總裝。據悉,“神舟七號”時的太空行走對航天員的考核要求更高。由於航天服內的壓力比正常情況下低,有可能會使人體組織內的氮氣釋放,在血管內形成氣栓,導致減壓病,甚至危及人的生命。因此航天員在穿好航天服以後,必須在氣閘艙內充分吸氧,協助工作的航天員回到內艙(即軌道艙),關閉內艙門,然後氣閘艙開始泄壓到真空,與飛船外的真空狀態保持一致,此時航天員可以出艙活動。而完成艙外任務回到艙內時,還要對航天服進行一定的減壓,再對氣閘艙充氣。

“航天員出艙活動是一項高難度、高風險的活動。”專家介紹,“神舟七號”時的太空行走要求航天員必須在地面做充分的試驗和訓練,其地面訓練一般在一個對比重有一定要求的中性水池裡進行。這種水池通常建在大型的試驗房裡面,把太空飛行器放在水池中,利用水的浮力模擬太空的失重現象,然後航天員在水池裡面進行出入艙和艙外操作訓練。
中國載人航天工程副總指揮張慶偉表示,未來的神舟七號飛船,不會是神舟六號的簡單重複,突破許多關鍵技術。發射神舟七號飛船的仍然是長征二號F型運載火箭,此前這種火箭已經成功地將六艘神舟飛船送入太空,具有成熟的技術基礎。目前新一枚運載火箭元器件的採購與生產已經展開,火箭總設計師荊木春說,這一次他們將採用質量更高的元器件。針對前幾發火箭的飛行情況,科研人員還將對這枚火箭進行局部改進,來進一步提高火箭的可靠性。此外,他們還考慮在火箭上增加一些攝像頭

從神舟七號開始,中國進入載人航天二期工程。在這一階段里,將陸續實現航天員出艙行走、空間交會對接等科學目標。整個二期工程的所有發射任務全部由長二F火箭擔任.

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