【簡介:】噴氣式飛機不同于別種飛機,是靠裝有噴氣式發(fā)動機來推動機身向前的。1903年,俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基出版《利用噴氣工具研究宇宙空間》一書,闡明了噴氣式工具飛行理論,論述了將
噴氣式飛機不同于別種飛機,是靠裝有噴氣式發(fā)動機來推動機身向前的。1903年,俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基出版《利用噴氣工具研究宇宙空間》一書,闡明了噴氣式工具飛行理論,論述了將噴氣式T:具用于星際交通的可能性,提出了液體燃料噴氣式工具的思想和原理圖,并完成了世界上第一架噴氣發(fā)動機的計算。這些為制造噴氣式飛機提供了理論依據(jù)
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1939年8月27日,世界上第一架噴氣式飛機飛上了天空,這架飛機是德國制造的。噴氣式飛機的誕生,是人類交通史上一件大事。它每小時能飛1000多千米至3000多千米,高能飛到兩三萬米的高空,最遠一次可連續(xù)飛行1萬多千米。使人類的交通速度發(fā)生了一次重大的飛躍。
航天技術(shù)是誰發(fā)明的雷達是誰發(fā)明的
1935年,英國科學(xué)家沃特森發(fā)明了無線電探測裝置——雷達。它不僅被廣泛地應(yīng)用于軍事,更為人類的航海、航天和陸上交通提供了安全保障。所以,雷達與原子彈、青霉素被稱為二戰(zhàn)時期的“三大發(fā)明”。
羅伯特·戈達德(Doddard,Robet Hutchings),是美國最早的火箭發(fā)動機發(fā)明家,被公認為現(xiàn)代火箭技術(shù)之父。
飛機起飛時所說的突破“音障”具體是什么概念?
音障是一種物理現(xiàn)象,當(dāng)物體(通常是航空器)的速度接近音速時,將會逐漸追上自己發(fā)出的聲波。聲波疊合累積的結(jié)果,會造成震波(Shock Wave)的產(chǎn)生,進而對飛行器的加速產(chǎn)生障礙,而這種因為音速造成提升速度的障礙稱為音障。突破音障進入超音速后,從航空器最前端起會產(chǎn)生一股圓錐形的音錐,在旁觀者聽來這股震波有如爆炸一般,故稱為音爆或聲爆(Sonic Boom)。強烈的音爆不僅會對地面建筑物產(chǎn)生損害,對于飛行器本身伸出沖擊面之外部分也會產(chǎn)生破壞。
除此之外,由于在物體的速度快要接近音速時,周邊的空氣受到聲波疊合而呈現(xiàn)非常高壓的狀態(tài),因此一旦物體穿越音障后,周圍壓力將會陡降。在比較潮濕的天氣,有時陡降的壓力所造成的瞬間低溫可能會讓氣溫低于它的露點(Dew Point)溫度,使得水汽凝結(jié)變成微小的水珠,肉眼看來就像是云霧般的狀態(tài)。但由于這個低壓帶會隨著空氣離機身的距離增加而恢復(fù)到常壓,因此整體看來形狀像是一個以物體為中心軸、向四周均勻擴散的圓錐狀云團。
物體與流體發(fā)生相對運動時,會對流體產(chǎn)生擾動。
下面,以飛機與大氣的擾動為例,當(dāng)飛機引起大氣的擾動之后,這個擾動將以波的形式向空間傳播。理想的形式為球面波。但根據(jù)相對運動原理,在1時刻飛機在地點1引起球面波1,之后飛機以v的速度前行,球面波以u的速度擴散,在2時刻飛機在地點2引起球面波2,兩者速度不變。如此積累,因為飛機始終在向前,則若干波的疊加后形狀。
以上是飛機勻速飛行的情況,若飛機加速,則情況更加明顯。 如果飛機速度沒有超音速,即vu時,第一次引起的擾動波將與以后引起的擾動波疊加,并始終處于飛機前部不遠處。這個不斷疊加的波就是我們通常所謂的激波了。 人們在實踐中發(fā)現(xiàn),在飛行速度達到音速的十分之九,即馬赫數(shù)MO.9空中時速約950公里時,局部氣流的速度可能就達到音速,產(chǎn)生局部激波,從而使氣動阻力劇增。要進一步提高速度,就需要發(fā)動機有更大的推力。更嚴重的是,激波能使流經(jīng)機翼和機身表面的氣流,變得非常紊亂,從而使飛機劇烈抖動,操縱十分困難。同時,機翼會下沉、機頭往下栽;如果這時飛機正在爬升,機身會突然自動上仰。這些討厭的癥狀,都可能導(dǎo)致飛機墜毀。這就是所謂“音障”問題。由于聲波的傳遞速度是有限的,移動中的聲源便可追上自己發(fā)出的聲波。當(dāng)物體速度增加到與音速相同時,聲波開始在物體前面堆積。如果這個物體有足夠的加速度,便能突破這個不穩(wěn)定的聲波屏障,沖到聲音的前面去,也就是沖破音障。 一個以超音速前進的物體,會持續(xù)在其前方產(chǎn)生穩(wěn)定的壓力波(弓形震波)。當(dāng)物體朝觀察者前進時,觀察者不會聽到聲音;物體通過后,所產(chǎn)生的波(馬赫波)朝向地面?zhèn)鱽恚ㄩg的壓力差會形成可聽見的效應(yīng),也就是音爆. 當(dāng)飛機的飛行速度比音速低時,同飛機接觸的空氣好像“通信員”似的,以傳遞聲音的速度向前“通知”前面即將遭遇飛機的空氣,使它們“讓路”。但當(dāng)飛機的速度超過音速時,飛機前面的空氣因來不及躲避而被緊密地壓縮在一起,堆聚成一層薄薄的波面——激波,激波后面,空氣因被壓縮,使壓強突然升高,阻止了飛機的進一步加速,并可能使機翼和尾翼劇烈振顫而發(fā)生爆炸。 而音障不單單僅有聲波,還有來自空氣的阻力,當(dāng)飛行物體要接近1馬赫(聲速單位)飛行時,前方急速沖來的空氣不能夠像平常一樣通過機身擴散開,于是氣體都堆積到了飛行體的周圍,產(chǎn)生極大的壓力,也會引發(fā)出一種看不見的空氣旋渦,俗稱“死亡漩渦”這也被叫做音障,如果機身不作特殊加固處理,那么將會被瞬間搖成碎片。 第二次世界大戰(zhàn)后期,戰(zhàn)斗機的最大速度,已超過每小時700公里。要進一步提高速度,就碰到所謂“音障”問題。 聲音在空氣中傳播的速度,受空氣溫度的影響,數(shù)值是有變化的。飛行高度不同,大氣溫度會隨著高度而變化,因此音速也不同。在國際標(biāo)準(zhǔn)大氣情況下,海平面音速為每小時1227.6公里,在11000米的高空,是每小時1065.6公里。時速700多公里的飛機,迎面氣流在流過機體表面的時候,由于表面各處的形狀不同,局部時速可能出700公里大得多。當(dāng)飛機再飛快一些,局部氣流的速度可能就達到音速,產(chǎn)生局部激波,從而使氣動阻力劇增。 這種“音障”, 曾使高速戰(zhàn)斗機飛行員們深感迷惑。每當(dāng)他們的飛機接近音速時,飛機操縱上都產(chǎn)生奇特的反應(yīng),處置不當(dāng)就會機毀人亡。第二次世界大戰(zhàn)后期,英國的噴火式戰(zhàn)斗機和美國的“雷電”式戰(zhàn)斗機,在接近音速的高速飛行時,最早感覺到空氣的壓縮性效應(yīng)。也就是說,在高速飛行的飛機前部,由于局部激波的產(chǎn)生,空氣受到壓縮,阻力急劇增加?!皣娀稹笔斤w機用最大功率俯沖時,速度可達音速的十分之九。這樣快的速度,已足以使飛機感受到空氣的壓縮效應(yīng)。為了更好地表達飛行速度接近或超過當(dāng)?shù)匾羲俚某潭?,科學(xué)家采用了一個反映飛行速度的重要參數(shù):馬赫數(shù)。它是飛行速度與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎?,簡稱M數(shù)。M數(shù)是以奧地利物理學(xué)家伊·馬赫的姓氏命名的。馬赫曾在19世紀(jì)末期進行過槍彈彈丸的超音速實驗,最早發(fā)現(xiàn)擾動源在超音速氣流中產(chǎn)生的波陣面,即馬赫波的存在。M數(shù)小于1,表示飛行速度小于音速,是亞音速飛行;M數(shù)等于1,表示飛行速度與音速相等;M數(shù)大于1,表示飛行速度大于音速,是超音速飛行。 第二次世界大戰(zhàn)后期,飛行速度達到了650-750公里/小時的戰(zhàn)升機,已經(jīng)接近活塞式飛機飛行速度的極限。例如美國的P-5lD“野馬”式戰(zhàn)斗機,最大速度每小時765公里,大概是用螺旋槳推進的活塞式戰(zhàn)升機中,飛得最快的了。若要進一步提高飛行速度,必須增加發(fā)動機推力但是活塞式發(fā)動機已經(jīng)無能為力。航空科學(xué)家們認識到,要向音速沖擊,必須使用全新的航空發(fā)動機,也就是噴氣式發(fā)動機。